一种基于无线无源的位移温度复合式传感器

本发明属于传感器，具体涉及一种基于无线无源的位移温度复合式传感器。

背景技术：

1、温度是表征物体状态与性质的重要物理参数。位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量。随着工业化发展，温度传感器和位移传感器的应用需求越来越多。应用场景的复杂化使得我们需要同时获知温度与位移信息，对温度传感器与位移传感器的同时测量提出要求。有线有源传感器需要借助引线传输，恶劣环境下无法使用。

2、无线无源传感不需要引线和电源供电便可进行信号的传输，不仅可使低功耗设备永久在线，还能持续感知、处理和传输监测数据。设计一种基于无线无源的位移温度复合式传感器，采用无线无源信号传输方式，并且具备同时测量位移值与温度值的功能。可以应用于电力系统温度测量并具有安全距离预警功能。可以应用于非室温环境下的位移量精密测试。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于无线无源的位移温度复合式传感器，用于解决传感器在复杂环境下通过有线有源方式不方便信号传输的技术问题。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种基于无线无源的位移温度复合式传感器，包括询问天线和应答天线，将温度被测物与应答天线介质衬底接触，应答天线用于实现温度被测物的温度变化测量，应答天线和询问天线之间通过电磁波进行信息获取，询问天线和应答天线之间的距离变化能够引起询问天线和应答天线两个单元构成的整体的输入反射参数的变化，将位移被测物固定在询问天线或应答天线处，询问天线和应答天线共同实现位移被测物的位移变化测量，通过询问天线实现温度信息和位移信息的传递。

4、优选地，应答天线包括应答天线方形双开环结构，应答天线方形双开环结构设置在介质衬底表面的中心位置处。

5、更优选地，应答天线方形双开环结构为超材料结构。

6、更优选地，应答天线方形双开环结构采用金属材料，通过磁控溅射工艺制成。

7、更优选地，应答天线介质衬底为圆形结构。

8、更优选地，应答天线介质衬底采用介电陶瓷材料制成。

9、优选地，询问天线包括询问天线介质衬底，询问天线介质衬底上设置有询问天线辐射贴片和询问天线地板。

10、更优选地，询问天线地板设置在询问天线辐射贴片引出端的两侧。

11、更优选地，询问天线介质衬底为长方形结构的介电材料。

12、更优选地，询问天线辐射贴片和询问天线地板采用金属材料，通过磁控溅射工艺制成。

13、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

14、一种基于无线无源的位移温度复合式传感器，将温度被测物与应答天线介质衬底接触，被测物温度变化引起应答天线介质衬底的介电常数变化，从而引起应答天线谐振频率的变化；将位移被测物固定在询问天线或应答天线处，询问天线和应答天线之间距离变化实现位移被测物的位移变化测量。应答天线和询问天线之间通过电磁波进行信息获取，询问天线实现将温度信息和位移信息传递给外部，采用无线无源传感原理，没有引入电源和引线，实现了温度与位移的复合测试。

15、进一步的，应答天线的方形双开环结构设置在介质衬底表面中心位置，可以保证应答天线具有更好的性能参数。

16、进一步的，应答天线的方形双开环结构为超材料结构，可以使应答天线具有高的品质因数以及相对集中的电磁场分布。

17、进一步的，应答天线的方形双开环结构为金属材料金、铂或铜，可以使应答天线获得良好的导电性，采用磁控溅射工艺制备，可获得膜层致密、结构尺寸准确的方形双开环结构。

18、进一步的，应答天线的介质衬底为圆形结构，可减小应答天线尺寸。

19、进一步的，应答天线的介质衬底为介电陶瓷材料，其介电常数随温度发生变化。

20、进一步的，询问天线的介质衬底为长方形结构，可以保证询问天线与应答天线阻抗匹配，询问天线介电常数和介电损耗角正切值优选后可以保证询问天线方向性好，辐射率高。

21、进一步的，询问天线的辐射贴片和地板为金属材料金、铂或铜，可获得高的品质因数。

22、综上所述，本发明通过采用询问天线和应答天线组合实现温度和位移的复合测量功能，询问天线的辐射贴片、地板以及介质衬底的结构和材料使询问天线具有高增益，可以向应答天线辐射扫频信号，并接收来自应答天线返回的温度信号；应答天线的方形双开环结构和材料、介质衬底的结构和材料使应答天线具有高增益，可以接收来自询问天线的扫频信号，并向询问天线返回温度信号；同时询问天线和应答天线阻抗匹配，询问天线和应答天线之间信号的方向指向性好、效率高、抗干扰能力强。询问天线和应答天线获取和传递温度信息和位移信息，使基于无线无源的位移温度复合式传感器具有高可靠性和高灵敏度。

23、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种基于无线无源的位移温度复合式传感器，其特征在于，包括询问天线和应答天线，将温度被测物与应答天线介质衬底接触，应答天线用于实现温度被测物的温度变化测量，应答天线和询问天线之间通过电磁波进行信息获取，询问天线和应答天线之间的距离变化能够引起询问天线和应答天线两个单元构成的整体的输入反射参数的变化，将位移被测物固定在询问天线或应答天线处，询问天线和应答天线共同实现位移被测物的位移变化测量，通过询问天线实现温度信息和位移信息的传递。

2.根据权利要求1所述的基于无线无源的位移温度复合式传感器，其特征在于，应答天线包括应答天线方形双开环结构(1)，应答天线方形双开环结构(1)设置在介质衬底(2)表面的中心位置处。

3.根据权利要求2所述的基于无线无源的位移温度复合式传感器，其特征在于，应答天线方形双开环结构(1)为超材料结构。

4.根据权利要求3所述的基于无线无源的位移温度复合式传感器，其特征在于，应答天线方形双开环结构(1)采用金属材料，通过磁控溅射工艺制成。

5.根据权利要求2所述的基于无线无源的位移温度复合式传感器，其特征在于，应答天线介质衬底(2)为圆形结构。

6.根据权利要求5所述的基于无线无源的位移温度复合式传感器，其特征在于，应答天线介质衬底(2)采用介电陶瓷材料制成。

7.根据权利要求1所述的基于无线无源的位移温度复合式传感器，其特征在于,询问天线包括询问天线介质衬底(4)，询问天线介质衬底(4)上设置有询问天线辐射贴片(3)和询问天线地板(5)。

8.根据权利要求7所述的基于无线无源的位移温度复合式传感器，其特征在于，询问天线地板(5)设置在询问天线辐射贴片(3)引出端的两侧。

9.根据权利要求7所述的基于无线无源的位移温度复合式传感器，其特征在于，询问天线介质衬底(4)为长方形结构的介电材料。

10.根据权利要求7所述的基于无线无源的位移温度复合式传感器，其特征在于，询问天线辐射贴片(3)和询问天线地板(5)采用金属材料，通过磁控溅射工艺制成。

技术总结本发明公开了一种基于无线无源的位移温度复合式传感器，应答天线实现温度被测物的温度变化测量，询问天线和应答天线共同实现位移被测物的位移变化测量。应答天线和询问天线之间通过电磁波进行信息获取，询问天线实现将温度信息和位移信息传递给外部，从而实现基于无线无源的位移温度复合式传感器。技术研发人员：陈伦涛,田边,张仲恺,刘江江,刘兆钧,卢能超,马荣,黎瑶,李博,史萌,方续东受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1