一種柔性超薄抗金屬的無源無線傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感器領(lǐng)域，尤其涉及用于金屬表面、超薄的無源無線傳感器及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無源無線傳感器，是指無需電源供電，可無線讀取的傳感器，目前能實(shí)現(xiàn)這一特性的是聲表面波傳感技術(shù)。無源無線的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使得這類傳感器非常適合應(yīng)用于電力開關(guān)柜測(cè)溫等領(lǐng)域。但由于工作能量來自于讀取器發(fā)射的電磁波，因此無源無線傳感器也有信號(hào)弱、對(duì)安裝位置敏感的缺點(diǎn)。對(duì)高壓電力開關(guān)柜來說，動(dòng)靜觸頭是最需要溫度監(jiān)測(cè)的部位，但觸頭是圓柱狀金屬結(jié)構(gòu)，直徑各不相同，且裝在觸頭盒內(nèi)，空間狹窄。因此一直還沒有合適的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種柔性超薄抗金屬的無源無線傳感器以及針對(duì)具體應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法，傳感器具有可變形、抗金屬、適用不同形狀表面、信號(hào)覆蓋好、超薄的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明提出的無源無線傳感器，其特征在于:傳感器由無線取能式傳感芯片、天線和柔性支撐材料組成；所述的天線是根據(jù)工作頻率設(shè)計(jì)的具有一定圖形結(jié)構(gòu)的金屬帶或者金屬膜；所述柔性支撐材料的厚度和長(zhǎng)度根據(jù)天線性能要求而確定，并在傳感器折彎變形中保持不變。
[0006]隨著技術(shù)的發(fā)展，無線取能式傳感芯片可以采用不同的技術(shù)原理，例如聲表面波傳感芯片或者無線整流取電式半導(dǎo)體傳感芯片。這些傳感芯片可能用于溫度、振動(dòng)等的測(cè)試。
[0007]被測(cè)金屬物體的表面可能是非平面的，因此傳感器需要具有一定柔性。本發(fā)明采用的天線由金屬帶或者金屬膜構(gòu)成。所述天線的輻射體可由位于支撐材料頂部的金屬膜或者金屬帶構(gòu)成，天線的參考地由位于支撐材料的底部的金屬膜或者金屬帶構(gòu)成。在用于金屬被測(cè)物的表面時(shí)，所述天線可直接以被測(cè)物體的金屬表面為參考地，從而省略支撐材料底部的金屬膜或者金屬帶。采用這種結(jié)構(gòu)的天線將具有很好的柔韌性和抗金屬特性，非常適合應(yīng)用于不同形狀的金屬物體表面。
[0008]本發(fā)明的傳感器的固定方式，可通過以以下四種方式之一實(shí)現(xiàn)，一是在柔性支撐材料的兩側(cè)設(shè)置固定孔，通過螺釘固定或者彈簧綁縛；二是在柔性支撐材料上設(shè)置凹槽，通過扎帶固定；三是通過傳感器底部的雙面膠粘貼在被測(cè)物上；四是將柔性支撐材料的兩側(cè)延伸成表帶結(jié)構(gòu)，直接捆扎在被測(cè)物體上。
[0009]柔性支撐材料的實(shí)現(xiàn)可以采用多種方式。一種方式是直接選用柔韌適中的絕緣材料，例如硅橡膠、摻雜玻璃纖維的硅橡膠或者硅橡膠基的合金。硅橡膠材料具有良好的韌性和耐高溫能力。通過在硅膠中摻雜玻纖等成分構(gòu)成硅膠基的合金，就可以提高材料的強(qiáng)度。柔性支撐材料具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和韌性，對(duì)于保護(hù)傳感器內(nèi)部器件、穩(wěn)定天線性能，改善傳感器的可靠性非常重要。
[0010]柔性支撐材料的第二種實(shí)現(xiàn)方法是采用橋墩結(jié)構(gòu)的工程塑料，即在支撐材料的底部做出多個(gè)凹槽，使得支撐材料的上表面呈平整的橋面狀，而底部呈橋墩狀。這種結(jié)構(gòu)的支撐材料有較大的折彎半徑，同時(shí)可以保持厚度和長(zhǎng)度的穩(wěn)定。
[0011]柔性支撐材料的第三種實(shí)現(xiàn)方法是采用空心的工程塑料。這種結(jié)構(gòu)的支撐材料也有較大的折彎半徑，同時(shí)可以保持厚度和長(zhǎng)度的穩(wěn)定。
[0012]下文將結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
【附圖說明】
[0013]圖1是用于電力開關(guān)柜觸頭測(cè)溫的無源無線傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖1各部分的名稱是:1、外殼；2、銅箔；3、硅膠塞；4、凹槽(用于扎帶固定)；5、固定孔；6、電路板；7、聲表面波溫度傳感芯片；8、天線；9、天線饋線。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1是用于電力開關(guān)柜觸頭和測(cè)溫的無源無線傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。作為支撐材料的外殼(I)采用了空心的特種工程塑料，呈半環(huán)狀，內(nèi)徑約50mm，厚度10mm，可以適應(yīng)28?90mm的圓柱形觸頭測(cè)溫。天線(8)和溫度傳感器板卡(6)可以從內(nèi)側(cè)面的狹長(zhǎng)開口安裝并固定，然后在內(nèi)側(cè)面貼上銅箔(2)作為參考地，銅箔(2)和溫度傳感器板卡(6)的參考地良好接觸。為了增加柔韌性，中空的支撐材料兩端為開孔，為了密封需要裝入硅膠塞
(3)ο外殼(I)上設(shè)置了兩種用于固定傳感器的結(jié)構(gòu):一種是外殼邊側(cè)的凹槽(4)，該槽用于用扎帶固定傳感器；另一種是外殼兩個(gè)末端各有個(gè)開孔(5)，用于連接彈簧。
[0016]以上實(shí)例僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性超薄抗金屬的無源無線傳感器，其特征在于:傳感器由無線取能式傳感芯片、天線和柔性支撐材料組成； 所述的天線是根據(jù)工作頻率設(shè)計(jì)的具有一定圖形結(jié)構(gòu)的金屬帶或者金屬膜； 所述柔性支撐材料的厚度和長(zhǎng)度根據(jù)天線性能要求而確定，并在傳感器折彎變形中保持不變。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:所述的無線取能式傳感芯片是聲表面波傳感芯片或者無線整流取電式半導(dǎo)體傳感芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:所述的天線的輻射體由位于支撐材料頂部的金屬膜或者金屬帶構(gòu)成，天線的參考地由位于支撐材料的底部的金屬膜或者金屬帶構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其特征在于:所述天線直接以被測(cè)物體的金屬表面為參考地，從而省略支撐材料底部的金屬膜或者金屬帶。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:傳感器采用以下四種方式之一固定:一是在柔性支撐材料的兩側(cè)設(shè)置固定孔，通過螺釘固定或者彈簧綁縛；二是在柔性支撐材料上設(shè)置凹槽，通過扎帶固定；三是通過傳感器底部的雙面膠粘貼在被測(cè)物上；四是將柔性支撐材料的兩側(cè)延伸成表帶結(jié)構(gòu)，直接捆扎在被測(cè)物體上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:所述的支撐材料為硅橡膠、摻雜玻璃纖維的硅橡膠或者硅橡膠基的合金。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:所述的支撐材料為橋墩結(jié)構(gòu)的工程塑料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于:所述的支撐材料為空心的工程塑料。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種柔性超薄抗金屬的無源無線傳感器，具有可變形、抗金屬、適用不同形狀表面、信號(hào)覆蓋好、超薄的特點(diǎn)。本發(fā)明提出的無源無線傳感器，其特征在于：傳感器由無線取能式傳感芯片、天線和柔性支撐材料組成；所述的天線是根據(jù)工作頻率設(shè)計(jì)的具有一定圖形結(jié)構(gòu)的金屬帶或者金屬膜；所述柔性支撐材料的厚度和長(zhǎng)度根據(jù)天線性能要求而確定，并在傳感器折彎變形中保持不變。傳感器可通過不同方式固定在被測(cè)物體上。支撐材料可采用硅橡膠和金、橋墩結(jié)構(gòu)的工程塑料或者空心的工程塑料。
【IPC分類】G01D5/48, G01D5/12
【公開號(hào)】CN104964701
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510439016
【發(fā)明人】王東方
【申請(qǐng)人】江蘇聲立傳感技術(shù)有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月24日