CN105953934B - 一种基于热双层执行梁的lc式无源无线温度传感器 - Google Patents

一种基于热双层执行梁的lc式无源无线温度传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN105953934B
CN105953934B CN201610264628.1A CN201610264628A CN105953934B CN 105953934 B CN105953934 B CN 105953934B CN 201610264628 A CN201610264628 A CN 201610264628A CN 105953934 B CN105953934 B CN 105953934B
Authority
CN
China
Prior art keywords
deck
double
heat
lower floor
expansion
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.)
Active
Application number
CN201610264628.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105953934A (zh
Inventor
董蕾
王立峰
黄庆安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201610264628.1A priority Critical patent/CN105953934B/zh
Publication of CN105953934A publication Critical patent/CN105953934A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105953934B publication Critical patent/CN105953934B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于热双层执行梁的LC式无源无线温度传感器，包括平面电感线圈(1)、电容(2)和热双层执行梁(3)；平面电感线圈(1)、电容(2)、热双层执行梁(3)串联形成回路，热双层执行梁(3)一端固定，另一端在平面电感线圈(1)上滑动形成电气连接；其中，热双层执行梁(3)包括上层梁(31)和下层梁(32)，下层梁(32)的热膨胀系数大于上层梁(31)的热膨胀系数；下层梁(32)采用导体材料；热双层执行梁(3)中有且只有一层梁采用导体材料。通过热双层执行梁来改变回路的电感值，结构简单，易于实现，相比现有的LC式电容温度传感器，不需要电容间的温度敏感介质，可靠性更高，制造成本低。

Description

一种基于热双层执行梁的LC式无源无线温度传感器
技术领域
本发明涉及一种无源无线温度传感器，特别涉及一种基于热双层执行梁的LC式无源无线温度传感器。
背景技术
无源无线传感器不需要物理连接的信号传输系统，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。无线遥测目前有以下方式：一种是射频信号通过天线收发，其利用电磁波在空间中的收发来传输信号，其传输距离较长，但全方向的天线辐射效率较低，而单方向的辐射需要不间断的传输视线和复杂的追踪设备；此外，在无源应用中，由于其必须携带电源，发展受到限制。另一种是电感近场耦合，这种方法通常利用LC并联谐振回路，在应变作用下，平面电感线圈或电容的大小如果发生变化，谐振回路的谐振频率也将改变，因此，通过检测回路的谐振频率的变化就可以获得应变的大小。相比第一种方法，其不需要电源，尺寸小，成本低，应用范围更为广泛。温度探测在工业、农业、大气等环境检测中占有重要位置，随着技术的发展，温度传感器正向着小型化、集成化、低成本化的方向发展。因此，LC无源无线温度传感器有着广泛的应用前景。
发明内容
发明目的：为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于热双层执行梁的LC式无源无线温度传感器，结构简单，无需电容间的温度敏感介质，可靠性高，制造成本低。
技术方案：一种基于热双层执行梁的LC式无源无线温度传感器，包括平面电感线圈、电容和热双层执行梁；所述平面电感线圈、电容、热双层执行梁串联形成回路，所述热双层执行梁一端固定，另一端在所述平面电感线圈上滑动形成电气连接；
其中，所述热双层执行梁包括上层梁和下层梁，所述下层梁的热膨胀系数大于所述上层梁的热膨胀系数；所述下层梁采用导体材料；所述热双层执行梁中有且只有一层梁采用导体材料。
进一步的，所述下层梁的热膨胀系数至少为所述上层梁的热膨胀系数的两倍。
有益效果：本发明提供的一种基于热双层执行梁的LC式无源无线温度传感器，通过热双层执行梁来改变回路的电感值，结构简单，易于实现，相比现有的LC式电容温度传感器，不需要电容间的温度敏感介质，可靠性更高，制造成本低。
附图说明
图1为本发明的无源无线温度传感器的结构示意图；
图2为本发明的无源无线温度传感器在热双层执行梁受热状态下的结构示意图；
图3a为未受热状态下热双层执行梁结构示意图，图3b为受热状态下热双层执行梁结构示意图；
图4为本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作更进一步的解释。
如图1所示，一种基于热双层执行梁的LC式无源无线温度传感器，包括平面电感线圈1、电容2和热双层执行梁3；平面电感线圈1、电容2、热双层执行梁3串联形成回路，热双层执行梁3一端固定，另一端在平面电感线圈1上滑动形成电气连接；滑动连接即接触不粘连，形成电气连接，热双层执行梁3的一端可以在平面电感线圈上自由滑动而保持电气连接。
其中，图3a为未受热状态下热双层执行梁结构示意图，图3b为受热状态下热双层执行梁结构示意图。热双层执行梁3包括上层梁31和下层梁32，上层梁31和下层梁32的热膨胀系数不同，下层梁32的热膨胀系数大于上层梁31的热膨胀系数，下层梁32的热膨胀系数至少为上层梁31的热膨胀系数的两倍以上，电感接入电路的长度才能有明显的变化；下层梁32采用导体材料，上层梁31采用非导体材料，例如下层梁32可以采用铝制材料，上层梁31则采用氮化硅材料，热双层执行梁3中有且只有一层梁采用导体材料，当热双层执行梁3中只采用一层为导电材料时，可以更准确的对传感器进行标定，如果双层都采用导电材料，会影响待测参数值。
当热双层执行梁3受热膨胀时，由于下层梁32的热膨胀系数大于上层梁31的热膨胀系数，所以双层梁在受热执行时向上层梁31的方向弯曲。
热双层执行梁3与平面电感线圈1设置为电气连接，热双层执行梁3通过导体材料与平面电感线圈1滑动连接，所以在热双层执行梁3中，有且只有一层梁可以与平面电感线圈1连接。在双层梁膨胀的一定范围内保持电气连接，当膨胀超出可连接范围则视此环境温度超出探测范围。
如图2所示，图2为热双层执行梁3在受热情况下的结构示意图，当热双层执行梁3受热时，由于上层梁31和下层梁32的热膨胀系数不同，膨胀的体积就不相同，导致热双层执行梁3发生弯曲变形。热双层执行梁3的弯曲程度与温度成正比，在不同的温度下，热双层执行梁3会发生不同程度的弯曲，接入电路的电感长度随温度环境的变化而发生不同变化，LC谐振回路的电感值也随之变化，从而导致其谐振频率随之变化，如图4所示，通过相对应的谐振频率或谐振峰的变化则可以判断相应环境下温度的变化。
使用方法：首先使用标准设备对LC无源无线传感器进行标定，确定标定参数，从而确定传感器的输入量和输出量之间的关系，建立各个谐振蜂的谐振频率与不同环境温度之间的关系，系统工作时，对各种温度环境下谐振峰的频率值进行监测，记录下相应的频率值，与标定值进行对比分析，进而可以得到待测环境温度的变化。
本发明提供的一种基于热双层执行梁的LC式无源无线温度传感器，通过热双层执行梁来改变回路的电感值，结构简单，易于实现，相比现有的LC式电容温度传感器，不需要电容间的温度敏感介质，可靠性更高，制造成本低。
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 (2)

1.一种基于热双层执行梁的LC式无源无线温度传感器，其特征在于：包括平面电感线圈(1)、电容(2)和热双层执行梁(3)；所述平面电感线圈(1)、电容(2)、热双层执行梁(3)串联形成回路，所述热双层执行梁(3)一端固定，另一端在所述平面电感线圈(1)上滑动形成电气连接；
其中，所述热双层执行梁(3)包括上层梁(31)和下层梁(32)，所述下层梁(32)的热膨胀系数大于所述上层梁(31)的热膨胀系数；所述下层梁(32)采用导体材料；所述热双层执行梁(3)中有且只有一层梁采用导体材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于热双层执行梁的LC式无源无线温度传感器，其特征在于：所述下层梁(32)的热膨胀系数至少为所述上层梁(31)的热膨胀系数的两倍。
CN201610264628.1A 2016-04-26 2016-04-26 一种基于热双层执行梁的lc式无源无线温度传感器 Active CN105953934B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610264628.1A CN105953934B (zh) 2016-04-26 2016-04-26 一种基于热双层执行梁的lc式无源无线温度传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610264628.1A CN105953934B (zh) 2016-04-26 2016-04-26 一种基于热双层执行梁的lc式无源无线温度传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105953934A CN105953934A (zh) 2016-09-21
CN105953934B true CN105953934B (zh) 2018-03-13

Family

ID=56915634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610264628.1A Active CN105953934B (zh) 2016-04-26 2016-04-26 一种基于热双层执行梁的lc式无源无线温度传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105953934B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107421654B (zh) * 2017-03-27 2019-12-20 中北大学 超高温无源薄膜温度传感器及其制作方法
CN108760070B (zh) * 2018-07-23 2020-10-02 南京林业大学 一种v形梁结构lc谐振的温度传感器及其制备方法
WO2020073603A1 (zh) * 2018-10-11 2020-04-16 东南大学 一种基于电容式向心力测量的lc式转速传感器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1381710A (zh) * 2002-06-07 2002-11-27 西安交通大学 一种具有温度自补偿功能的频率输出型微机械双梁谐振器
CN101438139A (zh) * 2006-05-04 2009-05-20 皇家飞利浦电子股份有限公司 集成温度传感器
CN105427570A (zh) * 2015-12-29 2016-03-23 中电科技德清华莹电子有限公司 一种通用电抗型传感元件用无源无线遥测接口芯片

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1381710A (zh) * 2002-06-07 2002-11-27 西安交通大学 一种具有温度自补偿功能的频率输出型微机械双梁谐振器
CN101438139A (zh) * 2006-05-04 2009-05-20 皇家飞利浦电子股份有限公司 集成温度传感器
CN105427570A (zh) * 2015-12-29 2016-03-23 中电科技德清华莹电子有限公司 一种通用电抗型传感元件用无源无线遥测接口芯片

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于LC谐振的无线无源应变传感器研究;豆刚;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20130715(第7期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105953934A (zh) 2016-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105953934B (zh) 一种基于热双层执行梁的lc式无源无线温度传感器
Babar et al. Passive UHF RFID tag for heat sensing applications
CN103278181B (zh) 一种无源lc谐振式传感器的无线读出电路
Tchafa et al. Microstrip patch antenna for simultaneous strain and temperature sensing
US11101848B2 (en) Wireless power transmission system utilizing multiple transmission antennas with common electronics
Tan et al. Wireless passive temperature sensor realized on multilayer HTCC tapes for harsh environment
Dong et al. Implementation of multiparameter monitoring by an LC-type passive wireless sensor through specific winding stacked inductors
Rodriguez et al. A wireless inductive-capacitive (LC) sensor for rotating component temperature monitoring
Costa et al. Wireless detection of water level by using spiral resonators operating in sub-GHz range
CN106404209A (zh) 一种测温方法、装置及使用该测温装置的产品
Zhang et al. Microfabricated self-resonant structure as a passive wireless dielectric constant and conductivity sensor
Lin et al. Integrated passive wireless pressure and temperature dual-parameter sensor based on LTCC technology
Hajiaghajani et al. Microelectronics‐Free, Augmented Telemetry from Body‐Worn Passive Wireless Sensors
CN106841315B (zh) 一种基于定向耦合器结构的mems湿度传感器
CN103730245A (zh) 一种用于无源无线多参数微型传感器中的叠层电感
Shamabadi et al. Microwave pressure sensor based on transmission response of a quarter‐wavelength single stub microstrip line
CN102722747B (zh) 一种带温敏装置的rfid标签、rfid系统及温度检测方法
CN102722746B (zh) 一种带温敏装置的rfid标签、rfid系统及温度检测方法
Dong et al. Mutual inductance suppressed stacked inductors for passive wireless multi-parameter sensors
JP3707736B2 (ja) 温度センサ、温度情報検出装置および温度情報検出システム
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
CN205899573U (zh) 一种用于电力系统测温的超高频陶瓷电子标签
Xiao et al. RF energy powered wireless temperature sensor for monitoring electrical equipment
CN204594601U (zh) 一种近场耦合无线无源超高温压力传感器
KR101325159B1 (ko) 온도 측정이 가능한 ｒｆｉｄ 감지 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP02 Change in the address of a patent holder
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 210093 Nanjing University Science Park, 22 Hankou Road, Gulou District, Nanjing City, Jiangsu Province

Patentee after: Southeast University

Address before: 211189 No. 2 Southeast University Road, Jiangning District, Nanjing, Jiangsu

Patentee before: Southeast University