CN111079886A - 一种rfid抗金属测温标签 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开一种RFID抗金属测温标签。本发明的RFID抗金属测温标签，包括保护层、标签芯片、辐射单元、介质基板以及金属底座，介质基板设置于金属底座内部，辐射单元设置于介质基板表面，标签芯片设置于辐射单元表面，标签芯片中集成有温度传感器，保护层覆盖于标签芯片和辐射单元表面，保护层与金属底座连接。该RFID抗金属测温标签具有很好的耐高压性，可以金属底座作为载体，将介质基板稳定地贴合在高压带电设备的待测量区域，利用标签芯片中集成的温度传感器对高压带电设备的温度进行及时、准确的监测。该RFID抗金属测温标签还具有抗金属干扰的特性，可在复杂金属环境中完成对高压带电设备温度的测量。

Description

一种RFID抗金属测温标签
技术领域
本发明涉及无线射频识别技术领域，具体涉及一种RFID抗金属测温标签。
背景技术
电力系统的安全、稳定运行，是电力系统控制的根本目标。电力线缆、电容器、电抗器等设备在长期运行过程中，会因隔离触头的接触部位老化或接触电阻过大而发热，过热会引起金属材料机械强度下降，绝缘材料老化，并可能导致击穿，形成事故。因此，对电力线缆、电容器、电抗器等温度进行实时监测，实现过热报警，对保证电力系统正常运行具有非常重要的意义。
目前，对电力设备的测温主要有三种方式：红外辐射测温、光纤测温以及接触式温度传感器测温。其中，红外辐射测温方式测温的准确度较低，且无法监测被遮挡位置的温度。光纤测温方式成本较高，布线难度大，且随着时间的推移，存在光纤爬电、被击穿等隐患。关于接触式温度传感器测温，图1为一种现有的RFID测温标签的示意图，该RFID测温标签包括基底101、RFID芯片102和RFID天线103。RFID天线103固定在基底101上，RFID芯片102与RFID天线103相连。基底101为高介电软性电路板，RFID芯片102带有一个自动调谐电路，RFID天线103为导电性良好的测温材料，该种材料的阻抗随温度的变化而变化。使用时，将基底101设置在电力线缆的绝缘层100外侧，RFID天线103作为感温元件，阻抗随电缆绝缘层100温度的变化而变化，RFID芯片102的自动调谐电路会生成一个精确的值对已改变了的阻抗进行修正，这个修正值即可表示测量出的电力线缆的温度，再通过RFID天线103作为电磁波信号的传递元件将测量结果发送至相关设备。
然而，在被测物为高压带电设备，例如电压超过10kV的高压设备或电压超过500kV的特高压设备，且测量环境为复杂金属环境的情况下，基底101自身不耐高压，无法直接接触高压带电设备。并且，复杂金属环境会对RFID天线103的阻抗以及天线场造成干扰，导致RFID天线103性能下降。因此，上述RFID测温标签无法在复杂金属环境中完成对高压带电设备温度的测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种RFID抗金属测温标签，以解决现有的RFID测温标签无法在复杂金属环境中完成对高压带电设备温度的测量的问题。
本发明提供一种RFID抗金属测温标签，包括：保护层、标签芯片、辐射单元、介质基板以及金属底座；
所述介质基板设置于所述金属底座内部，所述辐射单元设置于所述介质基板表面，所述标签芯片设置于所述辐射单元表面，所述标签芯片中集成有温度传感器，所述保护层覆盖于所述标签芯片和所述辐射单元表面，所述保护层与所述金属底座连接。
可选的，所述保护层为绝缘壳体，所述保护层与所述金属底座可拆卸连接。
可选的，所述保护层与所述金属底座的四角通过螺栓连接。
可选的，所述保护层为热固化绝缘胶层，所述保护层填充于所述金属底座内部。
可选的，所述辐射单元为金属层。
可选的，所述介质基板的材料为陶瓷或者耐高温树脂。
可选的，所述介质基板的底面设置有背胶层，所述介质基板通过所述背胶层粘结于所述金属底座内。
可选的，所述金属底座呈长方体壳体状，所述金属底座内设置有容置槽，所述介质基板设置于所述容置槽内，所述金属底座上设置有设备连接件，所述设备连接件用于将所述金属底座固定于待测设备上。
可选的，所述设备连接件连接于所述金属底座的端部，所述设备连接件上设置有固定孔。
可选的，两个所述设备连接件分别连接于所述金属底座的两侧，所述设备连接件上设置有固定孔。
本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种RFID抗金属测温标签，将标签芯片设置于辐射单元表面，将辐射单元设置于介质基板表面，将介质基板设置于金属底座内，通过保护层对标签芯片、辐射单元以及介质基板进行覆盖。使用时可将金属底座固定在高压带电设备表面，以金属底座作为载体，将介质基板稳定地贴合在高压带电设备的待测量区域，介质基板可起到绝缘作用，使得RFID抗金属测温标签具有很好的耐高压性，高压带电设备的待测量区域产生的热量可通过介质基板和辐射单元传递到标签芯片，利用标签芯片中集成的温度传感器对高压带电设备的温度进行及时、准确的监测。并且，本发明的RFID抗金属测温标签设置有金属底座和保护层，具有抗金属干扰的特性，使得辐射单元可作为天线正常地实现电磁波信号的传递，将检测数据传递至相关设备，可在复杂金属环境中完成对高压带电设备温度的测量。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的一种RFID测温标签的示意图。
图2本发明提供的一种RFID抗金属测温标签第一实施例的爆炸图。
图3本发明提供的一种RFID抗金属测温标签第一实施例中保护层的一种可选方式的示意图。
图4本发明提供的一种RFID抗金属测温标签第一实施例的金属底座的示意图。
图5本发明提供的一种RFID抗金属测温标签的第一实施例的使用状态图。
图6本发明提供的一种RFID抗金属测温标签的第二实施例的使用状态图。
图示说明：1-保护层；2-标签芯片；3-辐射单元；4-介质基板；5-背胶层；6-金属底座；11-螺栓；61-容置槽；62-设备连接件；621-固定孔；100-绝缘层；101-基底；102-RFID芯片；103-RFID天线。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
针对现有测温方案在高压电力设备测温方面存在的各种隐患或弊端，本发明设计了一种RFID抗金属测温标签，其有效地克服了现有的室内外高压电力设备在运行时测温技术存在的缺陷，大大简化了设备的温度实时监测工作，有效的防止设备过热造成设备损坏事故的发生，并确保监测人员的安全。
请参阅图2，为本发明提供的一种RFID抗金属测温标签的第一实施例，该RFID抗金属测温标签包括：保护层1、标签芯片2、辐射单元3、介质基板4、背胶层5以及金属底座6。
其中，金属底座6用于将RFID抗金属测温标签固定在被测的高压带电设备上，介质基板4设置于金属底座6内部，介质基板4的材料具体可以是陶瓷或者耐高温树脂等材料，介质基板4可以起到承载辐射单元3的作用，同时也可以起到绝缘作用。介质基板4的底面可以设置有背胶层5，介质基板4通过背胶层5粘结于金属底座6内。
辐射单元3设置于介质基板4表面，辐射单元3为金属层，可以是金、银、铜等良导体。辐射单元3具体可以通过激光直接成型(英文：Laser-Direct-structuring，简称：LDS)工艺，或者高温烧结、印刷等工艺使金属层附着在介质基板4表面，辐射单元3主要起到天线的作用，以实现数据信息的无线通信。此外，辐射单元3也可起到传导热量的作用，高压带电设备的热量经由金属底座6传递至介质基板4，再通过辐射单元3传递至标签芯片2。本发明中的辐射单元3不具有温度感应特性，因此使用普通金属材料即可。
标签芯片2设置于辐射单元3表面，标签芯片2中集成有温度传感器，具有温度监测和数据通信功能。标签芯片2具体可以贴装在辐射单元3表面，具有温度监测功能，并通过辐射单元3进行数据信息的传输。
保护层1覆盖于标签芯片2和辐射单元3表面，保护层1与金属底座6连接，用于对金属底座6内的标签芯片2、辐射单元3以及介质基板4进行保护。保护层1可以采用耐高温、防腐蚀、防静电的材料，覆盖在辐射单元3与标签芯片2表面，确保RFID抗金属测温标签能在高温、高压环境中稳定工作。
保护层1具体可以为绝缘壳体，具体可以为聚碳酸酯(英文：Polycarbonate，简称：PC)材质、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(英文：Acrylonitrile Butadiene Styrene，简称：ABS)材质等。保护层1可以扣合于金属底座6上，保护层1与金属底座6之间采用可拆卸连接，例如，如图3所示，保护层1与金属底座6的四角通过螺栓11连接，或者保护层1与金属底座6之间通过卡扣实现固定连接。此外，保护层1具体也可以是热固化绝缘胶层，保护层1可以填充于金属底座6内部，并覆盖标签芯片2、辐射单元3以及介质基板4，实现保护功能。
请参阅图2和图4，金属底座6呈长方体壳体状，金属底座6内设置有容置槽61，介质基板4设置于容置槽61内，金属底座6上设置有设备连接件62，设备连接件62用于将金属底座6固定于待测设备上。在本实施例中，设备连接件62连接于金属底座6的一端，设备连接件62上设置有固定孔621。如图5所示，可以通过设备螺栓20穿过固定孔621，将金属底座6固定在高压带电设备10上。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供的RFID抗金属测温标签，将标签芯片2设置于辐射单元3表面，将辐射单元3设置于介质基板4表面，将介质基板4设置于金属底座6内，通过保护层1对标签芯片2、辐射单元3以及介质基板4进行覆盖。标签芯片2本身集成温度传感器，标签芯片2之外组件在温度测量检测中只是传递热量，不参与对温度的检测，通过对标签芯片2之外组件的特殊设计，就可有效现有技术解决高压电力设备中测温的弊端。
本申请实施例提供的RFID抗金属测温标签在使用时，可将金属底座6固定在高压带电设备10表面，以金属底座6作为载体，将介质基板4稳定地贴合在高压带电设备10的待测量区域，介质基板4可起到绝缘作用，使得RFID抗金属测温标签具有很好的耐高压性，高压带电设备的待测量区域产生的热量可通过介质基板4和辐射单元3传递到标签芯片2，利用标签芯片2中集成的温度传感器对高压带电设备10的温度进行及时、准确的监测。
本发明的RFID抗金属测温标签设置有金属底座6和保护层1，具有导热性良好、耐高温以及防水的特性，在室外雨雪等恶劣天气环境下也能够正常工作。该RFID抗金属测温标签自带金属底座，属于在金属表面设计标签，金属底座相当于与辐射单元3构成一个整体，能够对外界金属环境起到一个隔离的作用，标签性能不受被安装设备是否含有金属影响，具备抗金属干扰的特性，测温性能不受被被测设备是否含有金属的影响。辐射单元3可作为天线正常地实现电磁波信号的传递，将检测数据传递至相关设备，可在复杂金属环境中完成对高压带电设备温度的测量，以及实现数据信息的无线通信，大大简化了对高压带电设备的温度监测工作，并可确保监测人员的安全。
本发明的RFID抗金属测温标签采用无源的工作方式，解决了传统接触式温度传感器测温存在的传感器供电困难和信号传输不便等问题，并可以直接贴合在待测设备上，测温方式的稳定性、可靠性以及测量精度都较高。本发明的RFID抗金属测温标签基于无线射频识别技术，其工作在UHF频段，解决了电力设备公频电磁干扰问题。
请参阅图6，为本发明提供的一种RFID抗金属测温标签的第二实施例，该第二实施例与上述第一实施例的不同之处在于，两个设备连接件62分别连接于金属底座6的两侧，设备连接件62上也设置有固定孔621，其余结构与第一实施例相同，此处不再赘述。该第二实施例的RFID抗金属测温标签在使用时，可将带状工具30的两端分别与固定孔621连接，将带状工具30套设在高压带电设备10上，从而实现对RFID抗金属测温标签的固定。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供的RFID抗金属测温标签可以方便地安装待高压带电设备需要测量温度的区域，只要被测设备上具有有一定的平面，可便于使辐射单元3贴合在设备表面即可，该RFID抗金属测温标签的主体尺寸可根据被测设备安装平面的尺寸进行适应性的设计，由于实际的使用环境的不同，标签芯片2的位置、介质基板4的大小以及金属底座6的形式以及固定方式可以根据待测设备不同而有所改变。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种RFID抗金属测温标签，其特征在于，包括：保护层(1)、标签芯片(2)、辐射单元(3)、介质基板(4)以及金属底座(6)；
所述介质基板(4)设置于所述金属底座(6)内部，所述辐射单元(3)设置于所述介质基板(4)表面，所述标签芯片(2)设置于所述辐射单元(3)表面，所述标签芯片(2)中集成有温度传感器，所述保护层(1)覆盖于所述标签芯片(2)和所述辐射单元(3)表面，所述保护层(1)与所述金属底座(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种RFID抗金属测温标签，其特征在于，所述保护层(1)为绝缘壳体，所述保护层(1)与所述金属底座(6)可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的一种RFID抗金属测温标签，其特征在于，所述保护层(1)与所述金属底座(6)的四角通过螺栓(11)连接。
4.根据权利要求1所述的一种RFID抗金属测温标签，其特征在于，所述保护层(1)为热固化绝缘胶层，所述保护层(1)填充于所述金属底座(6)内部。
5.根据权利要求1所述的一种RFID抗金属测温标签，其特征在于，所述辐射单元(3)为金属层。
6.根据权利要求1所述的一种RFID抗金属测温标签，其特征在于，所述介质基板(4)的材料为陶瓷或者耐高温树脂。
7.根据权利要求1所述的一种RFID抗金属测温标签，其特征在于，所述介质基板(4)的底面设置有背胶层(5)，所述介质基板(4)通过所述背胶层(5)粘结于所述金属底座(6)内。
8.根据权利要求1所述的一种RFID抗金属测温标签，其特征在于，所述金属底座(6)呈长方体壳体状，所述金属底座(6)内设置有容置槽(61)，所述介质基板(4)设置于所述容置槽(61)内，所述金属底座(6)上设置有设备连接件(62)，所述设备连接件(62)用于将所述金属底座(6)固定于待测设备上。
9.根据权利要求8所述的一种RFID抗金属测温标签，其特征在于，所述设备连接件(62)连接于所述金属底座(6)的一端，所述设备连接件(62)上设置有固定孔(621)。
10.根据权利要求8所述的一种RFID抗金属测温标签，其特征在于，两个所述设备连接件(62)分别连接于所述金属底座(6)的两侧，所述设备连接件(62)上设置有固定孔(621)。
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