[实用新型]一种柔性超薄抗金属的无源无线传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线传感器领域，尤其涉及用于金属表面、超薄的无源无线传感器及其实现方法。

背景技术

无源无线传感器，是指无需电源供电，可无线读取的传感器，目前能实现这一特性的是声表面波传感技术。无源无线的独特优势使得这类传感器非常适合应用于电力开关柜测温等领域。但由于工作能量来自于读取器发射的电磁波，因此无源无线传感器也有信号弱、对安装位置敏感的缺点。对高压电力开关柜来说，动静触头是最需要温度监测的部位，但触头是圆柱状金属结构，直径各不相同，且装在触头盒内，空间狭窄。因此一直还没有合适的解决方案。

发明内容

本实用新型提出了一种柔性超薄抗金属的无源无线传感器以及针对具体应用的设计方法，传感器具有可变形、抗金属、适用不同形状表面、信号覆盖好、超薄的特点。

本实用新型提出的无源无线传感器，其特征在于：传感器由无线取能式传感芯片、天线和柔性支撑材料组成；所述的天线是根据工作频率设计的具有一定图形结构的金属带或者金属膜；所述柔性支撑材料的厚度和长度根据天线性能要求而确定，并在传感器折弯变形中保持不变。

随着技术的发展，无线取能式传感芯片可以采用不同的技术原理，例如声表面波传感芯片或者无线整流取电式半导体传感芯片。这些传感芯片可能用于温度、振动等的测试。

被测金属物体的表面可能是非平面的，因此传感器需要具有一定柔性。本实用新型采用的天线由金属带或者金属膜构成。所述天线的辐射体可由位于支撑材料顶部的金属膜或者金属带构成，天线的参考地由位于支撑材料的底部的金属膜或者金属带构成。在用于金属被测物的表面时，所述天线可直接以被测物体的金属表面为参考地，从而省略支撑材料底部的金属膜或者金属带。采用这种结构的天线将具有很好的柔韧性和抗金属特性，非常适合应用于不同形状的金属物体表面。

本实用新型的传感器的固定方式，可通过以以下四种方式之一实现，一是在柔性支撑材料的两侧设置固定孔，通过螺钉固定或者弹簧绑缚；二是在柔性支撑材料上设置凹槽，通过扎带固定；三是通过传感器底部的双面胶粘贴在被测物上；四是将柔性支撑材料的两侧延伸成表带结构，直接捆扎在被测物体上。

柔性支撑材料的实现可以采用多种方式。一种方式是直接选用柔韧适中的绝缘材料，例如硅橡胶、掺杂玻璃纤维的硅橡胶或者硅橡胶基的合金。硅橡胶材料具有良好的韧性和耐高温能力。通过在硅胶中掺杂玻纤等成分构成硅胶基的合金，就可以提高材料的强度。柔性支撑材料具有适当的强度和韧性，对于保护传感器内部器件、稳定天线性能，改善传感器的可靠性非常重要。

柔性支撑材料的第二种实现方法是采用桥墩结构的工程塑料，即在支撑材料的底部做出多个凹槽，使得支撑材料的上表面呈平整的桥面状，而底部呈桥墩状。这种结构的支撑材料有较大的折弯半径，同时可以保持厚度和长度的稳定。

柔性支撑材料的第三种实现方法是采用空心的工程塑料。这种结构的支撑材料也有较大的折弯半径，同时可以保持厚度和长度的稳定。

下文将结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1是用于电力开关柜触头测温的无源无线传感器的结构示意图。

图1各部分的名称是：1、外壳；2、铜箔；3、硅胶塞；4、凹槽(用于扎带固定)；5、固定孔；6、电路板；7、声表面波温度传感芯片；8、天线；9、天线馈线。

具体实施方式

图1是用于电力开关柜触头和测温的无源无线传感器的结构示意图。作为支撑材料的外壳(1)采用了空心的特种工程塑料，呈半环状，内径约50mm，厚度10mm，可以适应28～90mm的圆柱形触头测温。天线(8)和温度传感器板卡(6)可以从内侧面的狭长开口安装并固定，然后在内侧面贴上铜箔(2)作为参考地，铜箔(2)和温度传感器板卡(6)的参考地良好接触。为了增加柔韧性，中空的支撑材料两端为开孔，为了密封需要装入硅胶塞(3)。外壳(1)上设置了两种用于固定传感器的结构：一种是外壳边侧的凹槽(4)，该槽用于用扎带固定传感器；另一种是外壳两个末端各有个开孔(5)，用于连接弹簧。

以上实例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。