CN110018356A - 无线无源探头 - Google Patents

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杨阳
朱铧丞
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Abstract

本发明涉及微波场测量领域，是一种无线无源探头，解决了现有技术中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，本发明设置于待测场内，包括用于采集待测场内数据的探头，包括无线传输模块、天线模块、传感器和微处理器；本发明通过无线传输模块对探头所在位置温度、场强、湿度、气压探头编号及坐标信号进行实时传输，通过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。还未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)且动态检测范围小(<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探头，解决了现有技术中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：一种无线无源探头，设置于待测场内，包括用于采集待测场内数据的探头，包括无线传输模块、天线模块、传感器和微处理器；
所述无线传输模块、天线模块、传感器分别连接微处理器；
所述天线模块包括一收集射频微波信号的接收天线；所述接收天线的频率不同于待测场频率，且不为待测场频率的谐波。
进一步地，所述无线传输模块包括电源单元和用于接收打包的数据、探头编号及坐标信号的场贴片天线单元；所述电源单元连接接收天线。
优选地，所述接收天线为连接检波模块的单极子天线。
优选地，所述接收天线连接整流器和电源单元。
进一步地，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，所述传感器包括感应待测场强的单极子天线、电容式测湿传感器、气压传感芯片和温度传感器；所述传感器分别连接微处理器。
优选地，所述电容式测湿传感器为检测容值的由555芯片组成的多谐振荡器。
进一步地，所述微处理器为单片机。
本发明公开的无线无源探头，通过无线传输模块对探头所在位置温度、场强、湿度、气压探头编号及坐标信号进行实时传输，通过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。
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所示，本发明公开的一种无线无源探头，设置于待测场内，包括用于采集待测场内数据的探头，包括无线传输模块、天线模块、传感器和微处理器；所述无线传输模块、天线模块、传感器分别连接微处理器；所述天线模块包括一收集射频微波信号的接收天线；所述接收天线的频率不同于待测场频率，且不为待测场频率的谐波。
进一步地，所述无线传输模块包括电源单元和用于接收打包的数据、探头编号及坐标信号的场贴片天线单元；所述电源单元连接接收天线。
优选地，所述接收天线为连接检波模块的单极子天线。优选地，所述接收天线连接整流器和电源单元。
进一步地，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，所述传感器包括感应待测场强的单极子天线、电容式测湿传感器、气压传感芯片和温度传感器；所述传感器分别连接微处理器。优选地，所述电容式测湿传感器为检测容值的由555芯片组成的多谐振荡器。气压传感芯片MPX4105，它工作于+5V电压，将被测电压转换为输出电压送至单片机模数转换电路。电阻R5和电容C7构成典型的去耦合滤波电路进一步地，所述微处理器为单片机。
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。
具体实施例：
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；
亦可通过检波装置和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；
探头通过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；
通过电容式测湿传感器将对湿度的测量转变为电容，通过555芯片组成的多谐振荡器检测检测容值；
通过气压传感芯片MPX4105，将被测电压转换为输出电压送至单片机进行模数转换；
通过温度传感器将采集到的温度数据传送至单片机；
单片机将传感器接接收到所在位置的各个方向的电场信号、湿度信号、气压信号和温度信号，通过无线传输模块将打包的温度、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温度分布情况。
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。
本发明公开的无线无源探头，通过无线传输模块对探头所在位置温度、场强、湿度、气压探头编号及坐标信号进行实时传输，通过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)

1.一种无线无源探头，设置于待测场内，包括用于采集待测场内数据的探头，其特征在于：包括无线传输模块、天线模块、传感器和微处理器；
所述无线传输模块、天线模块、传感器分别连接微处理器；
所述天线模块包括一收集射频微波信号的接收天线；所述接收天线的频率不同于待测场频率，且不为待测场频率的谐波。
2.权利要求1所述的无线无源探头，其特征在于：所述无线传输模块包括电源单元和用于接收打包的数据、探头编号及坐标信号的场贴片天线单元；所述电源单元连接接收天线。
3.权利要求2所述的无线无源探头，其特征在于：所述接收天线为连接检波模块的单极子天线。
4.权利要求2所述的无线无源探头，其特征在于：所述接收天线连接整流器和电源单元。
5.权利要求1—4中任意一项所述的无线无源探头，其特征在于：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。
6.权利要求5所述的无线无源探头，其特征在于：所述传感器包括感应待测场强的单极子天线、电容式测湿传感器、气压传感芯片和温度传感器；所述传感器分别连接微处理器。
7.权利要求6所述的无线无源探头，其特征在于：所述电容式测湿传感器为检测容值的由555芯片组成的多谐振荡器。
8.权利要求7所述的无线无源探头，其特征在于：所述微处理器为单片机。
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