Resumen

Los métodos basados en microondas se utilizan desde hace años para controlar procesos, pruebas y mezclas de sustancias. Las soluciones deben preservar la integridad de las muestras y evitar los procedimientos lentos para ampliar las aplicaciones industriales en línea y promover las pruebas sobre el terreno. En la actualidad, los procedimientos de ensayo utilizan dispositivos portátiles y rentables que operan en amplios rangos de frecuencia para realizar espectroscopia dieléctrica por microondas de banda ancha y baja potencia. En este artículo se describe una prueba de concepto que utiliza la tecnología SDR para cumplir todos estos requisitos. Se probó un prototipo para medir soluciones de sacarosa en agua a diferentes concentraciones, lo que dio lugar a un novedoso indicador de concentración basado en la absorbancia por radiofrecuencia. Esta aplicación es fundamental para el control en línea y las pruebas sobre el terreno en las industrias alimentaria y de bebidas. El método propuesto proporcionó resultados sólidos, reproducibles y fiables. Se alcanzaron altos niveles de significación (> 99%) en pruebas estadísticas en el rango de frecuencias de 4 125 a 4 410 MHz. El indicador demostró ser sensible a concentraciones por debajo de las indicadas en la bibliografía y podría integrarse fácilmente en evaluaciones químicas tempranas no destructivas para el control de la calidad y la producción de alimentos o en dispositivos de ensayo sobre el terreno, por citar algunas aplicaciones.

INTRODUCCIÓN

La absorbancia por radiofrecuencia cuantifica las propiedades físicas y químicas de las muestras a partir de mediciones controladas del campo electromagnético (EM) perturbado (Wlodarczak, 2017). Estos métodos se utilizan cada vez más para monitorizar, probar y cuantificar procesos productivos en diferentes industrias (Xia et al., 2019; Lu et al., 2019; Pu et al., 2020). Las aplicaciones industriales tienden a evitar los campos de alta energía que comprometen la integridad de las muestras (El-Mesery et al., 2019), al tiempo que buscan tecnologías portátiles y rentables que mitiguen los procesos que consumen mucho tiempo (Lindon et al., 2017).

La caracterización de las propiedades EM es una tarea en curso que ha atraído una atención considerable. La mayor parte del trabajo se dirige a estimar la permitividad compleja (ϵ) (Bindu et al., 2006; Kaatze, 2013; Wlodarczak, 2017) como forma de describir las diferencias y los patrones característicos. Esto cuantifica el impacto medible en el desplazamiento del campo ($ar{D}$​) de un campo eléctrico ($ar{E}$​) en presencia de polaridad intrínseca ($ar{P}$​):

​$ar{D} (r, ϕ, θ, f) = ϵ(r, ϕ, θ, f) · ar{E}(r, ϕ, θ, f) + ar{P}(r, ϕ, θ, f)$   (1)

• Materias:Radiofrecuencia Ondas de radiofrecuencia Microondas
• Subjects:Radio frequency Radio frequency waves Microwaves
• Palabras claves:Radiofrecuencia; Espectro de Absorción; Radio Definida por Software; Soluciones Acuosas
• Keywords:Radiofrequency; Absorption Spectrum; Software-Defined Radio; Aqueous Solutions