CN112179388A - 检测装置与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测装置与系统。该检测装置包括：第一天线；壳体，包括第一腔部和第二腔部；传感器组件，包括至少一个传感器，传感器组件位于第一腔部中；导线组件，包括：第一导体，耦合在第一天线和传感器组件之间；第二导体，第二导体的第一端邻近第一天线布置，第二导体耦合到第二腔部的内表面，以使得第二腔部的等效传输长度大致为与检测装置的工作频率范围相对应的四分之一波长。本发明能够减小应用场景对天线性能的影响。

Description

检测装置与系统

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种具有扼流器的检测装置与系统。

背景技术

随着人们生活水平的提升，越来越多的烹调或是其他场景中会用到温度计。传统温度检测手段主要包括水银温度计和红外温度计，在检测过程中难以快速地获取被测物的温度。

温度传感器可以快速获取被测物的温度，然而现有的温度计往往通过内置的电池进行供电，这无疑增加了温度计的使用成本，造成用户不便。

发明内容

针对被测物容易使得天线出现性能下降的问题，本发明提出了一种具备扼流功能的检测装置及系统。

本发明一方面提出了一种检测装置，其包括：第一天线；壳体，包括第一腔部和第二腔部；传感器组件，所述传感器组件位于所述第一腔部中；导线组件，包括：第一导体，耦合在所述第一天线和所述传感器组件之间；第二导体，所述第二导体的第一端邻近所述第一天线布置，所述第二导体耦合到所述第二腔部的内表面，以使得所述第二腔部的等效传输长度大致为与所述检测装置的工作频率范围相对应的四分之一波长。通过该实施方式，使得第二腔部与第二导体形成双导体结构，进而能够消除或降低由于天线不平衡而在壳体上产生的感应电流。

在一种实施方式中，所述第二腔部的等效传输长度为与所述检测装置的工作频率范围相对应的四分之一波长的85％至115％之间。

在一种实施方式中，所述第二腔部的等效传输长度为与所述检测装置的工作频率范围相对应的四分之一波长的90％至110％之间。

在一种实施方式中，所述第二腔部的等效传输长度为与所述检测装置的工作频率范围相对应的四分之一波长的95％至105％之间。

在一种实施方式中，检测装置还包括：底板，配置为与所述第二导体的第一端相耦合，并且所述底板的法向平行于所述第一天线的轴向。通过该底板，可以使得天线的带宽增加，进而提升阻抗匹配的性能。

在一种实施方式中，所述第一导体基于来自所述第一天线的信号来对所述传感器组件供电，并且获取来自所述传感器组件的检测信号。该实施方式具体描述了第一导体的信号传输流程，即从第一天线获取触发检测的控制信号，进而对传感器组件进行供电。传感器组件获得电能后，产生检测信号，并且通过第一导体将该检测信号提供到第一天线。

在一种实施方式中，检测装置还包括：电路板组件，耦合在所述导体组件和所述传感器组件之间，配置为将来自所述第一天线的信号转换为电源信号，并且基于所述电源信号来向所述传感器组件供电，并且获取来自所述传感器组件的检测信号；所述电路板组件还包括地线，所述第二导体经由所述地线耦合到所述第二腔部的内表面。通过该实施方式，电路板组件的地线与第二导体电连接，同样能够使得第二腔部与第二导体形成双导体结构。

在一种实施方式中，所述电路板组件还包括第二天线，并且所述电路板组件配置为将所述检测信号提供至所述第一天线和/或所述第二天线。通过该实施方式，可以使得检测装置能够选择性地使用不同或相同的天线发送检测信号，从而扩大了检测装置的应用场景。

在一种实施方式中，所述电路板组件包括：射频识别标签，配置为提供所述检测装置的标识信息；和/或显示单元，配置为以指定的形式显示所述检测信号。通过该实施方式，检测装置可以向控制装置提供标识信息，和/或将获取的检测信号显示出来，譬如，可以显示检测信号所对应的数字值，或是根据该检测信号显示不同亮度或颜色的光等等。

在一种实施方式中，所述第二腔部包括至少一个弯曲部。通过该实施方式，可以缩短第二腔部在轴向上的长度。

在一种实施方式中，在所述壳体中，所述外导体经由弹片、导热导电泡棉和/或导热导电硅脂耦合到所述第二腔部的内表面。

在一种实施方式中，所述导体组件为同轴导体组件，其中，所述第一导体为内导体，所述第二导体为外导体。

在一种实施方式中，检测装置还包括：绝缘壳，包括至少一个腔，所述至少一个腔配置为容纳所述第一天线以及至少部分的所述壳体。

在一种实施方式中，所述传感器组件包括至少一个温度传感器。可以理解的，传感器组件还可以包括其它类型的传感器，譬如，声音传感器、振动传感器等等。

本发明还提出了一种检测系统，包括：至少一个如前述的检测装置；控制装置，配置为向所述检测装置提供触发检测操作的控制信号，并且获取来自所述检测装置的检测信号，以确定检测结果。

与现有技术相比，本发明所提出的检测装置实现了保证天线的电性能的前提下，大大减小了应用场景对天线性能的影响。譬如，可以降低或消除被测物的种类、形状和尺寸对天线性能的影响，避免了因被测物的变化而导致的天线性能下降的现象，保证了检测装置的性能稳定性。

附图说明

参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。

图1a为依据本发明第一实施例的检测装置的示意图；

图1b为依据本发明第一实施例的底板布置示意图

图1c为依据本发明第一实施例的壳体结构的示意图；

图2为依据本发明第二实施例的检测装置的示意图；

图3为依据本发明实施例的检测系统的架构图。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

首先对说明书中所涉及到的术语进行说明。“耦合”是指一个物体直接或间接地与另一个物体形成接触式或非接触式连接，譬如，通信连接、电气连接等。等效传输长度是指信号在导体上的电传输路径的长度。

单极子螺旋这种天线具有尺寸小、效率高的优点。对于不同种类、尺寸和形状的被测物(譬如，食物)，采用单极子螺旋天线作为射频能量接收天线的测温器工作却往往不稳定。发明人通过大量的实践发现，普通的单极子螺旋天线由于其非平衡性，很难在探针插入各种被测物中始终保持一致的高性能。天线往往会出现谐振频率偏移、工作带宽变窄、增益下降和/或辐射方向图畸变等性能下降的现象，最终导致能量收集的效果大大降低。

针对上述问题，本发明提出一种采用具有套筒状扼流器的检测装置。

图1a为依据本发明第一实施例的检测装置的示意图。

如图所示，检测装置100包括天线101、壳体102、传感器组件103、导体组件104，其中，壳体102配置为包括第一腔部1021和第二腔部1022，第一腔部1021包括容纳传感器组件103的第一腔，第二腔部1022包括容纳部分导体组件104的第二腔。壳体202具备导电能力，譬如，壳体202可以是金属壳体。导体组件104包括第一导体1041和第二导体1042。导体组件104可以实现为同轴导体，第一导体1041为内导体，第二导体1042为外导体。为了便于阐述，下面以导体组件104是同轴导体对本发明提出的技术方案进行描述。

具体地，天线101可以是单极子螺旋天线，并且该螺旋天线长度大致为四分之一波长。内导体1041的第一端耦合到天线101形成电连接，第二端耦合到传感器组件103；外导体1042的第一端邻近天线101布置，外导体1042还耦合到第二腔部1022的内表面，以使得第二腔部1022的等效传输长度大致为四分之一波长。例如，第二腔部1022的内表面设置有连接点1023，并且第二腔部1022的开口与连接点1023之间的距离为D1。外导体1042可以通过导电元件与连接点1023形成电连接，进而与第二腔部1022形成双导体结构。根据不同的需求，上述的导电元件可以是但不限于弹片、导热导电泡棉、导热导电硅脂等。

传感器组件103包括一个或多个传感器(譬如，表面声波传感器SAW)。如图所示，传感器组件103包括三个传感器1031-1033，每个传感器均耦合到导体组件104的内导体1041以获取电能，并且耦合到壳体102以形成接地连接。在一种实施方式中，传感器组件103和壳体102之间填充导热导电硅脂以实现温度传导和电气连接。

可以理解的，外导体1042也可以经由传感器来形成接地连接。譬如，可以在连接点1023处设置一个传感器1034，从而外导体1042直接通过传感器1034耦合到壳体102，进而形成接地连接。可以理解的，连接点位于第一腔部1021和第二腔部1022的交界处，因此，在维持第二腔部1022的等效传输距离的前提下，连接点1023处的传感器1034也可以视为容纳在第一腔部1021中。

在一种实施方式中，检测装置100还可以包括用于提升阻抗匹配性能的底板105。图1b为依据本发明第一实施例的底板布置示意图。底板105在其中心处与外导体1042的第一端相耦合(即，形成电连接)，并且底板105的法向平行于天线101的轴向。换而言之，天线101的轴向垂直于底版105所处的平面。底板105可以是具备圆形、六边形或是其它中心对称的形状的金属板。

当天线101接收到触发检测的控制信号时，其将该控制信号经由导体组件104传输到传感器组件103，以向传感器组件103供电，进而使得传感器组件103执行相应的检测操作。在检测操作执行完成后，传感器组件103经由导体组件104将检测信号传输到天线101，进而将该检测信号提供到可以接收并读取天线101的射频信号的控制装置(图中未示出)。

由于连接点1023与外导体1042电连接，因此，天线101馈电的地(即，外导体)电连接至第二腔部的内表面。当第二腔部1022的等效传输距离大致为四分之一波长时，该结构具有扼流功能，进而能够降低甚至消除由于天线101的非平衡性而在壳体102上产生的感应电流。在一种实施方式中，D1大致等于四分之一波长。通过上述配置，当传感器组件103对被测物的温度或是其它特征进行测量时，可以减小由于被测物的种类、形状、尺寸等因素引起的天线性能下降。

检测装置100还包括绝缘壳106(譬如，塑料壳)，该绝缘壳包括一个空腔以容纳天线201以及至少部分的壳体202。在其它实施方式中，该绝缘壳106也可以包括多个腔，以分别容纳天线201、壳体202以及其它元件。通过采用该绝缘壳，还可以提供用户的手持区域。另外，壳体102的与第二腔部1022对应的部分包括至少一个弯曲部，从而可以调整第二腔部1022在轴向上的长度。图1a中，第二腔部1022左侧部分的直径小于右侧部分的直径，即包括弯曲部1022a；图1c中，与第二腔部1022对应的部分，壳体102包括两段凹陷被成形为阶梯状，包括对称分布的两对弯曲部1022b-1022e，开口于连接点1023之间的距离D2小于D1，但第二腔部的等效传输长度仍然大致为四分之一波长。因此，通过增加弯曲部，在保证电气性能的同时，能够减小检测装置100在轴向上的长度。针对射频信号的传输，导体组件104可以是同轴电缆。

本领域技术人员可以理解的是，上述的四分之一波长是指与检测装置100的工作频率范围相对应的波长。在一种实施方式中，该四分之一波长可以是该工作频率范围的中心频率所对应的波长。例如，当工作频率范围是868～915MHz时，中心频率为891.5MHz，其相对应的四分之一波长约为84mm。本领域技术人员还可以理解的是，四分之一波长是实现阻抗匹配的理论值，可以根据实际应用的场景或是其他影响因素进行调整，譬如，可以是在四分之一波长的±5％、±10％或±15％的范围内进行调整。

图2为依据本发明第二实施例的检测装置的示意图。

如图所示，检测装置200包括天线201、壳体202、传感器组件203、导体组件204、电路板组件205(譬如，印刷电路板组件)以及底板206，其中，天线201可以是螺旋天线，并且该螺旋天线长度大致为四分之一波长，壳体202为金属壳体，并且配置为包括第一腔部2021和第二腔部2022以分别容纳传感器组件203和电路板组件205。针对射频信号的传输，导体组件204可以是同轴电缆，该同轴电缆包括内导体2041和外导体2042。

内导体2041的第一端耦合到天线201形成电连接，第二端耦合到电路板组件205的电源输入端；外导体2042的第一端邻近天线201布置，第二端耦合到电路板组件205的地线，进而经由该地线耦合到第二腔部2022的内表面，以使得第二腔部的等效传输长度大致为四分之一波长。具体而言，电路板组件205的地线耦合到位于第二腔部2022内表面的连接点2023，使得外导体2042与该连接点形成电连接，进而与壳体202形成双导体结构。第二腔部2022的开口与连接点2023之间的距离为D1。电路板组件205同时耦合到传感器组件203以向传感器组件203供电。例如，电路板组件205可以通过设置导线来对传感器组件203供电，并且在连接点2023处与壳体202实现电连接。例如，与电路板组件205的地线相耦合的第一导线在连接点2023处与壳体202电连接，进而使得电路板的地线与壳体202电连接，与第二腔部2022形成双导体结构；与电路板组件205的I/O端口相耦合的第二导线与传感器组件203耦合，以向传感器组件203供电并获取传感器组件所生成的检测信号。传感器组件203包括传感器2031-2033(譬如，SAW传感器、NTC传感器)，在一种实施方式中，传感器组件203和壳体202之间填充导热导电硅脂。

在一种实施方式中，检测装置200还可以包括用于提升阻抗匹配性能的底板206。底板206在其中心处与外导体2042的第一端形成电连接，并且底板206的法向平行于天线201的轴向。底板206可以是圆形、六边形或是其它中心对称的形状。

当天线201接收到触发检测的控制信号时，其将该射频信号经由导体组件204传输到电路板组件205。电路板组件25将该射频信号转换为电源信号，并基于该电源信号向传感器组件203供电，进而使得传感器组件203执行相应的检测操作。在检测操作执行完成后，传感器组件203向电路板组件205传输检测信号，天线201通过电路板组件205获得该检测信号，进而将检测信号提供到接收天线201的射频信号的读取装置(图中未示出)。

通过上述配置，第二腔部2022在内表面与外导体2042电连接，使得天线201馈电的地电连接至第二腔部的内表面。第二腔部2022的开口与连接点2023之间的距离为D1，等效传输距离大致为四分之一波长。检测装置200还包括绝缘壳206以用来容纳天线201并且提供用户的手持区域。

类似地，为了减小壳体202的长度，与第二腔部2022对应的部分可以包括至少一个弯曲部。

检测装置200还包括显示元件207(未示出，譬如，指示灯、显示屏等)，从而以指定的形式来显示所获取的检测信号。电路板组件203还可以包括天线208(未示出，譬如，蓝牙天线、ZigBee天线等)，以用于发送检测信号，从而无需使用天线201进行发送。换而言之，天线201、208分别用来进行射频信号的接收与发送。在一种实施方式中，检测装置200还可以将检测信号提供到天线201和/或天线208，以实现选择性地使用不同的天线来发送检测信号。检测装置200还可以包括射频识别标签209(未示出)，从而可以向控制装置提供标识信息。

图3为依据本发明实施例的检测系统的架构图。

检测系统300包括检测装置310和控制装置320，其中，检测装置310可以至少包括检测装置100和/或200的特征，控制装置320配置为向检测装置310提供触发检测装置310执行检测的控制信号，并且获取来自检测装置310的检测信号，以确定检测结果。

当检测装置310射频识别标签时，控制装置320可以在获取检测信号的同时获取该检测装置310的标识信息，从而确定该检测信号由哪个检测装置发出。当检测系统300包括多个检测装置时，控制装置320可以同时获取来自多个检测装置的检测信号，从而获取多个被测物和/或被测位置的检测信号。

与现有技术相比，本发明所提出的检测装置实现了保证天线的电性能的前提下，大大减小了应用场景对天线性能的影响。当传感器为温度传感器时，本发明所提出的检测装置可以降低或消除被测物的种类、形状和尺寸对天线性能的影响，避免了因被测物的变化而导致的天线的谐振频率偏移、工作带宽变窄、增益下降和/或辐射方向图畸变等性能下降的现象，保证了检测装置的性能稳定性。可以理解的，本发明的技术方案不仅可以适用于温度传感器，还可以是适用于其它类型的传感器。换而言之，传感器组件至少包括以下项中的至少一项：光敏传感器、气敏传感器、力敏传感器、湿敏传感器和声敏传感器。

因此，虽然参照特定的示例来描述了本发明，这些特定的示例仅仅旨在是示例性的，而不是对本发明进行限制，但对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和保护范围的基础上，可以对所公开的实施例进行改变、增加或者删除。

Claims (15)

1.一种检测装置，其特征在于，包括：

第一天线；

壳体，包括第一腔部和第二腔部；

传感器组件，位于所述第一腔部中；

导线组件，包括：

第一导体，耦合在所述第一天线和所述传感器组件之间；

第二导体，所述第二导体的第一端邻近所述第一天线布置，所述第二导体耦合到所述第二腔部的内表面，以使得所述第二腔部的等效传输长度大致为与所述检测装置的工作频率范围相对应的四分之一波长。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第二腔部的等效传输长度为与所述检测装置的工作频率范围相对应的四分之一波长的85％至115％之间。

3.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第二腔部的等效传输长度为与所述检测装置的工作频率范围相对应的四分之一波长的90％至110％之间。

4.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第二腔部的等效传输长度为与所述检测装置的工作频率范围相对应的四分之一波长的95％至105％之间。

5.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括：

底板，配置为与所述第二导体的第一端相耦合，并且所述底板的法向平行于所述第一天线的轴向。

6.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第一导体基于来自所述第一天线的信号来对所述传感器组件供电，并且获取来自所述传感器组件的检测信号。

7.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括：

电路板组件，耦合在所述导体组件和所述传感器组件之间，配置为将来自所述第一天线的信号转换为电源信号，并且基于所述电源信号来向所述传感器组件供电，并且获取来自所述传感器组件的检测信号；

所述电路板组件还包括地线，所述第二导体经由所述地线耦合到所述第二腔部的内表面。

8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述电路板组件还包括第二天线，并且所述电路板组件配置为将所述检测信号提供至所述第一天线和/或所述第二天线。

9.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述电路板组件包括：

射频识别标签，配置为提供所述检测装置的标识信息；和/或

显示单元，配置为以指定的形式显示所述检测信号。

10.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第二腔部包括至少一个弯曲部。

11.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，在所述壳体中，所述外导体经由弹片、导热导电泡棉和/或导热导电硅脂来耦合到所述第二腔部的内表面。

12.如权利要求1所述的装检测置，其特征在于，所述导体组件为同轴导体组件，其中，所述第一导体为内导体，所述第二导体为外导体。

13.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括：

绝缘壳，包括至少一个腔，所述至少一个腔配置为容纳所述第一天线以及至少部分的所述壳体。

14.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述传感器组件包括至少一个温度传感器。

15.一种检测系统，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1至14任一项所述的检测装置；

控制装置，配置为向所述检测装置提供触发检测操作的控制信号，并且获取来自所述检测装置的检测信号，以确定检测结果。

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