CN103730245B - 一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感 - Google Patents
一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103730245B CN103730245B CN201410006697.3A CN201410006697A CN103730245B CN 103730245 B CN103730245 B CN 103730245B CN 201410006697 A CN201410006697 A CN 201410006697A CN 103730245 B CN103730245 B CN 103730245B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inductance
- planar inductor
- passive
- multiparameter
- wireless
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
本发明公开一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感，包括n个层叠且同轴设置的平面电感；所述每个平面电感由金属导线绕制的偶数个方形线圈构成，所述偶数个线圈为由外往内按顺时针方向或逆时针方向绕制，每个平面电感的相邻两线圈绕制方向相反；每个方形线圈的四条边分别构成四个局部电感。本发明的电感结构实现了电感之间的零互感，与可变电容传感器串联后可实现无源无线多参数的测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种叠层电感，特别涉及一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感。
背景技术
无源无线传感器不需要物理连接，也无需电源供应，在复杂工业环境监测中的应用前景非常广泛，对促进我国物联网的发展有巨大作用。随着微机电技术与硅基半导体技术的发展，应用于多参数测量的传感器得到发展。无源无线多参数传感器拥有多个不同种类的单参数传感器的功能，能够同时检测一组或多组化学量和物理量。无源无线传感器通常通过检测量改变其电感或电容等元件的值，来改变其串联谐振回路的Q值或谐振频率，以此来检测环境变量。多参数无源无线传感器的测量中会出现多个谐振峰。为了减小芯片面积，通常将无源无线多参数传感器的电感、电容等元件集成在一起。但是由于电感的互感效应，其多参数测量的谐振频率会相互影响，谐振峰会移动甚至消失。在多参数的测量中，谐振峰的移动和消失将严重影响测量结果，导致多参数无源无线传感器的失效。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提供一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感，实现多参数的无源无线测量时，能够消除多平面电感之间互感效应。
技术方案：一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感，包括n个层叠且同轴设置的平面电感；所述每个平面电感由金属导线绕制的偶数个方形线圈构成，所述偶数个线圈为由外往内按顺时针方向或逆时针方向绕制，每个平面电感的相邻两线圈绕制方向相反，每个方形线圈的四条边分别构成四个局部电感。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1.本发明利用了叠层电感间的无互感效应，相邻平面电感间不存在互感，因此各层平面电感分别与可变电容传感器形成的串联回路的谐振峰不会相互影响，从而去除多参数测量中谐振频率的相互影响，增加无源无线多参数微型传感器的有效性。
2.本发明利用了叠层电感间的无互感效应，实现无源无线传感器中电感的叠层设置，有效减小无源无线多参数微型传感器的芯片面积。
附图说明
图1是本发明的叠层电感原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感，包括n个层叠且同轴设置的平面电感；每个平面电感由金属导线绕制的偶数个方形线圈构成，该偶数个线圈为由外往内按顺时针方向或逆时针方向绕制，每个平面电感的相邻两线圈绕制方向相反，偶数个方形线圈位于同一平面，形成一个平面电感。每个方形线圈的四条边分别构成四个局部电感。
如图1所示，一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感，包括3个层叠且同轴设置的平面电感1、2、3。每个平面电感由一段金属导线绕制的4个方形线圈构成，一个平面电感的四个线圈为由外往内按顺时针方向或逆时针方向绕制，相邻的两线圈绕制方向相反。平面电感3由外往内共四圈分别为线圈31、32、33、34。线圈31为按逆时针方向绕制，线圈32为按顺时针方向绕制，线圈33为按逆时针方向绕制，线圈34为按顺时针方向绕制。平面电感2、平面电感1的结构与平面电感3相同。叠层电感用于无源无线多参数微型传感器时，每个平面电感之间设置绝缘介质或使用空气绝缘，相邻两个平面电感之间的距离应大于每个平面电感中相邻线圈之间的距离。本实施例中平面电感的个数还可以是任意多个，每个平面电感分别连接对应的可变电容，独立工作；并且每个平面电感的线圈数可以是任意偶数个，每个方形线圈的四条边分别构成四个局部电感。
工作原理：如图1所示，根据局部电感耦合原理，两电感间总互感系数是两电感各部分局部电感的互感系数之和。图1中，每个平面电感的一条边为一个局部电感。平面电感1中第一圈的第一个局部电感为111，在平面电感2中与平面电感1中的局部电感111有互感的局部电感分别是第一圈的211和213、第二圈的221和223、第三圈的231和233、第四圈的241和243，平面电感2中其他局部电感与平面电感1中局部电感111垂直，因此无互感。在实际应用中，平面电感1与平面电感2的距离远远大于每个电感中两相邻圈的距离。此时，局部电感111与局部电感211产生的互感M1与局部电感111与局部电感213产生的互感M2大小相等，方向相反，可以相互抵消。同理，局部电感111与剩下的局部电感221和局部电感223、局部电感231和局部电感233、局部电感241和局部电感243所产生的互感皆可两两相互抵消，因此，平面电感1中的局部电感111与平面电感2的互感为零。同理可计算平面电感1中的其他局部电感与平面电感2的互感，其结果都为零。因此，平面电感1与平面电感2的互感为零。同理，平面电感1与其他叠层的平面电感的互感也为零。用同样的方法可得出，任意两相邻的平面电感间皆不存在互感。
工作过程：当一组或多组检测的环境变量发生改变时，与每个平面电感连接的可变电容传感器中的一个或多个也会发生相应的变化，其串联回路的谐振频率随着变化，谐振峰也会随着谐振频率的变化而移动。由于叠层的平面电感之间无互感，因此其中任意一个谐振峰的移动都不会影响其他谐振峰的移动。通过对应谐振频率或谐振峰的变化可以判断相应环境变量的变化。
使用方法：首先使用标准设备对无源无线传感器进行标定，建立各个谐振峰／谐振频率与不同环境变量之间的关系。系统工作时，对各个谐振峰的频率值进行监测，与标定值进行对比，即可得到待测环境变量的变化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感，其特征在于：包括n个层叠且同轴设置的平面电感；所述每个平面电感由金属导线绕制的偶数个方形线圈构成，所述偶数个线圈为由外往内按顺时针方向或逆时针方向绕制，每个平面电感的相邻两线圈绕制方向相反，相邻两个平面电感之间的距离大于每个平面电感中相邻线圈之间的距离；所述每个方形线圈的四条边分别构成四个局部电感。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410006697.3A CN103730245B (zh) | 2014-01-07 | 2014-01-07 | 一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410006697.3A CN103730245B (zh) | 2014-01-07 | 2014-01-07 | 一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103730245A CN103730245A (zh) | 2014-04-16 |
| CN103730245B true CN103730245B (zh) | 2016-06-29 |
Family
ID=50454279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410006697.3A Expired - Fee Related CN103730245B (zh) | 2014-01-07 | 2014-01-07 | 一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103730245B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106556626B (zh) * | 2015-01-22 | 2019-04-26 | 江西师范大学 | 基于纳米材料的传感器的形成方法 |
| CN105043581B (zh) * | 2015-05-25 | 2017-06-06 | 东南大学 | 一种无线无源mems温度传感器及其制备方法 |
| CN109238313B (zh) * | 2018-09-18 | 2020-12-01 | 东南大学 | 一种用于转动结构状态监测的多参数lc传感器 |
| CN110332880B (zh) * | 2019-07-24 | 2021-05-18 | 浙江矽瓷科技有限公司 | 一种无线位移传感器 |
| CN111380632A (zh) * | 2020-02-29 | 2020-07-07 | 天津大学 | 基于双层非对称式lc谐振的无线无源柔性压力传感器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1183143A (zh) * | 1995-04-28 | 1998-05-27 | 彼得·曼斯菲尔德 | 用于消除谐振线圈组中的互感效应的方法和装置 |
| CN1738046A (zh) * | 2004-08-20 | 2006-02-22 | 株式会社瑞萨科技 | 具备电感器的半导体装置 |
| CN1758262A (zh) * | 2004-02-17 | 2006-04-12 | 传感电子公司 | 用于电子物品监视系统中的频分标识器 |
| CN101501521A (zh) * | 2006-08-11 | 2009-08-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于磁感应层析术具有降低的互线圈耦合的传感器线圈阵列 |
| CN101562179A (zh) * | 2008-04-17 | 2009-10-21 | 富士通株式会社 | 电感器装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7535330B2 (en) * | 2006-09-22 | 2009-05-19 | Lsi Logic Corporation | Low mutual inductance matched inductors |
-
2014
- 2014-01-07 CN CN201410006697.3A patent/CN103730245B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1183143A (zh) * | 1995-04-28 | 1998-05-27 | 彼得·曼斯菲尔德 | 用于消除谐振线圈组中的互感效应的方法和装置 |
| CN1758262A (zh) * | 2004-02-17 | 2006-04-12 | 传感电子公司 | 用于电子物品监视系统中的频分标识器 |
| CN1738046A (zh) * | 2004-08-20 | 2006-02-22 | 株式会社瑞萨科技 | 具备电感器的半导体装置 |
| CN101501521A (zh) * | 2006-08-11 | 2009-08-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于磁感应层析术具有降低的互线圈耦合的传感器线圈阵列 |
| CN101562179A (zh) * | 2008-04-17 | 2009-10-21 | 富士通株式会社 | 电感器装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103730245A (zh) | 2014-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103730245B (zh) | 一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感 | |
| EP3278421B1 (en) | Inductive power transmitter | |
| TWI574482B (zh) | 用於行動裝置應用之無線能源轉換系統 | |
| JP5484843B2 (ja) | 非接触充電システム | |
| EP3353875B1 (en) | Inductive power transmitter | |
| CN104465044B (zh) | 线性可变差动传感器及其绕制方法 | |
| CN103502845B (zh) | 检测器、电力传送器和接收器、电力供给系统及检测方法 | |
| CN104682574B (zh) | U型无线电能传输耦合结构及其设计方法 | |
| Jonah et al. | Wireless power transmission to sensors embedded in concrete via magnetic resonance | |
| CN105099005A (zh) | 一种无线能量传输系统的磁场屏蔽装置 | |
| Liu et al. | Resonant enhancement of a passive coil-capacitance loop in eddy current sensing path | |
| CN207895966U (zh) | 电感器模块以及电力传输系统 | |
| CN108964295B (zh) | 一种无线电能传输系统的金属异物检测方法 | |
| CN103456157A (zh) | 一种长距离无源无线传感器遥测系统 | |
| CN109115094B (zh) | 激励线圈组及冗余感应同步器及电子油门踏板位置传感器 | |
| CN105526854A (zh) | 基于双线圈的微型电涡流传感器 | |
| Dong et al. | Mutual inductance suppressed stacked inductors for passive wireless multi-parameter sensors | |
| Geng et al. | Analysis and computational methods for a reader solenoid coil used in industrial environments | |
| CN105784792B (zh) | 一种基于水凝胶的高分辨率LC式无源无线pH值传感器 | |
| CN104112582A (zh) | 高能量密度感应取电电源磁芯的设计方法 | |
| Kiran et al. | Analysis of inductive resonant coupled WPT system using Reflected Load Theory | |
| Chi et al. | Research on Output Power of Series–Series Resonance Wireless Power Transmission System | |
| US20140265618A1 (en) | Device for Collecting Energy Wirelessly | |
| Farran et al. | Design, Simulation And Testing Of Planar Spiral Coils For The Time-Gated Interrogation Of Quartz Resonator Sensors. | |
| Csurgai et al. | The mutual inductance effective permeability and its application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160629 Termination date: 20210107 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |