CN110018355A - 无线无源场强探头 - Google Patents

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刘长军
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Abstract

本发明涉及微波场测量领域，是指无线无源场强探头，解决了现有技术中场强探测装置测量精度受通信装置影响及系统结构复杂的问题。本发明放置于待测场内，包括单极子天线；检波模块；微处理装置；无线传输模块和天线模块；所述无线传输模块连接微处理装置和天线模块；所述天线模块的频率不同于待测场频率，且不为待测场频率的谐波；电源模块，所述电源模块连接检波模块或天线模块。本发明通过无线传输模块对探头所在矢量场电场、探头编号及坐标信号进行实时传输，通过检波或者天线接收微波信号为通信模块提供电源能量，实现探头无线避免待测场密闭不严及电缆造成的测量不准确的问题。

Description

无线无源场强探头
技术领域
本发明涉及微波场测量领域，特别是指无线无源场强探头。
背景技术
微波能工业应用中，是否能够均匀加热直接影响着被加热物料的处理性能。加热的均匀性一方面取决于材料介电特性等物化参数，一方面取决于加热腔体内的电场分布。
目前大多是从被加热物料温度场的分布情况来表征加热的均匀性。还鲜有文献从直接探测腔体内电磁场分布来分析加热腔的均匀性。为了探测特定腔体内电场分布的情况，需要设计专门的场强探头来探测电场的相对强弱。市面上精确测量场强的探头价格昂贵(6-10W)且可测动态范围小(<1000V/m)，不适合用于高功率加热腔体内场强均匀性的检测。
专利号为201410829902.6专利名称为一种光纤场强传感器公开了一种减小传感器探头尺寸以提高探测精度的场强传感器，测量场强并通过光纤进行传输；专利号为201410829956.2专利名称为一种电磁混响室场强分布特性自动校准方法公布通过八个场强探头获取电磁混响室内场强分布的实时测量，以实现空间场分布特性的校准，但光纤会影响场强测量的精确度，亦会影响待测场的密封性。
专利号201010178527.5专利名称为一种基于无线传输的高电位环境下的宽频带信号传输系统通过传感器、无线传输系统对高电位场下电压、电流、电磁场、温度等物理量的测量和传输，并通过蓄电池对无线传输系统进行能量供应，但其存在电池耗尽，传输系统信号对场信号影响因素的影响。
发明内容
本发明提出无线无源场强探头，解决了现有技术中场强探测装置测量精度受通信装置影响及系统结构复杂的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种无线无源场强探头，放置于待测场内，包括
三个分别设置于X/Y/Z轴方向上，用于感应待测场强的的单极子天线；
用于将单极子天线接收的电场转换为电压的检波模块；
用于信号采集、处理的微处理装置；
无线传输模块和天线模块；所述无线传输模块连接微处理装置和天线模块；所述天线模块的频率不同于待测场频率，且不为待测场频率的谐波；
电源模块，所述电源模块连接检波模块或天线模块。
进一步地，所述微处理装置包括连接检波模块，用于采集检波模块输出的电压信号的信息采集模块；将电压信号转换为电压数值的A/D转换模块；提供电压数值与三维电磁场场强的分段线性关系、探头编号及坐标信号的电压场强对应模块和发射模块；
所述信息采集模块与A/D转换模块、电压场强对应模块和发射模块顺序连接；
进一步地，所述无线传输模块包括用于接收微处理装置发射模块的贴片天线单元。
进一步地，所述天线模块包括一连接贴片天线单元的发射天线，所述发射天线通过截止孔设置于待测场容器上。
进一步地，所述电源模块分别连接整流器、微处理装置、检波模块和无线传输模块。
进一步地，所述检波装置为检波电路，所述检波电路的检波二极管与电容并联分别连接射频微波信号和微处理装置。
另外，所述检波装置还可为AD8302检波芯片。
进一步地，所述微处理器为单片机。
本发明公开的无线无源场强探头，通过无线传输模块对探头所在矢量场电场、探头编号及坐标信号进行实时传输，通过检波或者天线接收微波信号为通信模块提供电源能量，实现探头无线避免待测场密闭不严及电缆造成的测量不准确的问题；
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：本发明的系统模块图；
图2：本发明的电路图；
图3：本发明的集成电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1本发明的系统框图、图2本发明的电路图及图3本发明的集成电路图所示，本发明所公开的一种无线无源场强探头，放置于待测场内，包括三个分别设置于X/Y/Z轴方向上，用于感应待测场强的的单极子天线；用于将单极子天线接收的电场转换为电压的检波模块；用于信号采集、处理的微处理装置；所述微处理装置包括连接检波模块，用于采集检波模块输出的电压信号的信息采集模块；将电压信号转换为电压数值的A/D转换模块；提供电压数值与三维电磁场场强的分段线性关系、探头编号及坐标信号的电压场强对应模块和发射模块；无线传输模块和天线模块；所述无线传输模块连接微处理装置和天线模块；所述天线模块的频率不同于待测场频率，且不为待测场频率的谐波，无线传输信号频率是比待测电场频率高且不在谐波频段的高频电场，5.8GHz，10GHz等，保证了待测场强与发射模块之间的隔离度。在发射模块天线发送端带有隔离保护模块——限幅器，防止待测场功率过大损毁发射模块；
电源模块，所述电源模块连接检波模块或天线模块。
所述信息采集模块与A/D转换模块、电压场强对应模块和发射模块顺序连接；
进一步地，所述无线传输模块包括用于接收微处理装置发射模块的贴片天线单元。
进一步地，所述天线模块包括一连接贴片天线单元的发射天线，所述发射天线通过截止孔设置于待测场容器上。
进一步地，所述电源模块分别连接整流器、微处理装置、检波模块和无线传输模块。
进一步地，所述检波装置为检波电路，所述检波电路的检波二极管与电容并联分别连接射频微波信号和微处理装置。另外，所述检波装置还可为AD8302检波芯片。所述微处理器为单片机。
具体实施例一：(通过另设天线收集信号提供能量)
X/Y/Z轴方向的单极子天线接收到所在位置的各个方向的电场信号，通过检波装置和A/D转换模块对信号进行处理，并通过单片机计算所在位置的矢量电场，通过无线传输模块将打包的矢量电场、探头编号及坐标信号的信号通过外部接收天线经过路由器后通过电脑数据图像处理实时显示探测到的电场分布；
通过聚乙烯四氟支架设置多个探头，可以得到待测场的实时电场分布情况。
通过一收集射频微波信号的接收天线，将接收天线通过整流器后连接电源单元，为探头无线传输模块提供能量；
具体实施例二：(通过检波装置提供能量)
X/Y/Z轴方向的单极子天线接收到所在位置的各个方向的电场信号，通过检波装置和A/D转换模块对信号进行处理，检波装置同时连接开关，可以为2.45GHz单刀四掷开关或433MHz单刀单掷开关进行切换，为无线传输模块提供能量；
并通过单片机计算所在位置的矢量电场，通过无线传输模块将打包的矢量电场、探头编号及坐标信号的信号进行无线传输，得到所在位置的实时电场；
通过聚乙烯四氟支架设置多个探头，可以得到待测场的实时电场分布情况。
通过一收集射频微波信号的接收天线，将接收天线通过整流器后连接电源单元，为探头无线传输模块提供能量；
优选地，所述天线模块包括一连接无线传输模块的发射天线，所述发射天线通过截止孔设置于待测场容器上。
进一步地，所述检波装置为检波电路，所述检波电路的检波二极管与电容并联分别连接射频微波信号和微处理装置；
进一步地，所述检波装置为AD8302检波芯片。
本发明公开的无线无源场强探头，通过无线传输模块对探头所在矢量场电场、探头编号及坐标信号进行实时传输，通过检波或者天线接收微波信号为通信模块提供电源能量，实现探头无线避免待测场密闭不严及电缆造成的测量不准确的问题；
当然，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应该可以根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种无线无源场强探头，放置于待测场内，其特征在于，包括
三个分别设置于X/Y/Z轴方向上，用于感应待测场强的的单极子天线；
用于将单极子天线接收的电场转换为电压的检波模块；
用于信号采集、处理的微处理装置；
无线传输模块和天线模块；所述无线传输模块连接微处理装置和天线模块；所述天线模块的频率不同于待测场频率，且不为待测场频率的谐波；
电源模块，所述电源模块连接检波模块或天线模块。
2.权利要求1所述的无线无源场强探头，其特征在于：所述微处理装置包括连接检波模块，用于采集检波模块输出的电压信号的信息采集模块；将电压信号转换为电压数值的A/D转换模块；提供电压数值与三维电磁场场强的分段线性关系、探头编号及坐标信号的电压场强对应模块和发射模块；
所述信息采集模块与A/D转换模块、电压场强对应模块和发射模块顺序连接。
3.权利要求1或2所述的无线无源场强探头，其特征在于：所述无线传输模块包括用于接收微处理装置发射模块的贴片天线单元。
4.权利要求3所述的无线无源场强探头，其特征在于：所述天线模块包括一连接贴片天线单元的发射天线，所述发射天线通过截止孔设置于待测场容器上。
5.权利要求4所述的无线无源场强探头，其特征在于：所述电源模块分别连接整流器、微处理装置、检波模块和无线传输模块。
6.权利要求4或5所述的无线无源场强探头，其特征在于：所述检波装置为检波电路，所述检波电路的检波二极管与电容并联分别连接射频微波信号和微处理装置。
7.权利要求4或5所述的无线无源场强探头，其特征在于：所述检波装置为AD8302检波芯片。
8.权利要求7所述的无线无源场强探头，其特征在于：所述微处理器为单片机。
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