CN203323913U - 一种声表面波无线传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种声表面波无线传感器，按照该设计方案的声表面波无线传感器包含天线4、铜质主结构件5、声表面波温度传感芯片6、铜质螺母（或螺帽）9和铜质安装板10组成。铜质主结构件5有三个子结构：用于安装天线的内螺纹1或SMA射频连接头、用于安装声表面波温度传感芯片6的凹台3、用于拧接被测物体或铜质螺母的外螺纹2；声表面波温度传感芯片6直接焊接到铜质主结构件5的凹台3上，其引脚朝外，声表面波温度传感芯片6的输入引脚与天线4相连，其余引脚与凹台3焊接相连；铜质螺母9是传感器的外壳，用于保护内部的声表面波温度传感芯片6；铜质安装板有两个子结构：用于安装前述铜质螺母9的圆形凹盘8和用于拧螺栓的插槽7。

Description

一种声表面波无线传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及温度传感器的结构设计。

背景技术

声表面波温度传感器，具有完全无源(不需电池供电)、测温范围广、可无线读取等优点，适合电力设备、动车轮轴等的测温。声表面波无线温度传感器主要由声表面波测温元件、测温元件的固定件、热传导结构、天线和封装件组成。在温度传感器的设计上，提高结构的导热率并降低结构的热储能很重要，可以使测温元件快速地跟踪被测物体的温度，并减少测温误差。目前市场上在售的声表面波无线温度传感器存在以下缺点：

1）以印刷电路（PCB）板作为声表面波测温元件的固定件。电路板隔在导热铜板和测温元件之间，降低了导热率，增加了测温反应时间和测量误差；

2）PCB板通常是有机材料，长时间高温会产生翘曲变形、玻璃化等问题；

3）天线体积较大且绝缘外罩包裹了大量空气。包裹的空气会增加储热，延长了测温反应时间；

4）绝缘外罩通过粘接方式固定在电路板上，拆装不方便，受压易开裂。

发明内容

本实用新型的目的在于，为克服现有声表面波传感器的问题，本实用新型提供了一种声表面波无线传感器。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种声表面波无线传感器，包含声表面波传感芯片，所述无线传感器还包含：天线4和铜质主结构件5；

所述铜质主结构件5为一“丁”字型结构，该“丁”字型结构竖向部分划分为上半部分和下半部分，所述上半部分的外壁设置外螺纹2，所述下半部分为一半圆柱体且该半圆柱体平面上设置一用于安装声表面波传感芯片的凹台3；

其中，所述天线4与铜质主结构件5上部相连。

上述天线4的SMA接头拧到主结构件5设置的内螺纹1内；此时，天线4的信号引脚与声表面波传感芯片的信号引脚焊接相连；声表面波传感芯片的金属外壳与凹台（3）的平面接触并焊接在一起，该声表面波传感芯片的引脚朝外且接地引脚与凹台3的四周焊接相连。

可选的，上述天线4经由一射频连接头11与铜质主结构件5顶端相连，所述射频接头11为SMA射频连接头；

其中，所述射频连接头11与铜质主结构件5的顶端固定相连或经由内螺纹相连，且所述射频接头11的另一端有引针伸出，用于连接声表面波传感器芯片6。所述射频连接头11另一端的内针与声表面波传感芯片的信号引脚焊接相连；声表面波传感芯片的金属外壳与凹台3的平面接触并焊接在一起，该声表面波传感芯片的引脚朝外且接地引脚与凹台3的四周焊接相连。

上述外螺纹2与被测物体相连，所述被测物体还能够通过连接部件与外螺纹2相连，例如，螺帽等。

上述无线传感器底部还设置有一连接部件，该连接部件用于与被测物体相连。

上述连接部件为铜质螺母9和铜质安装板10，所述铜质螺母9与外螺纹2相连，该铜质螺母9下端与所述铜质安装板10相连，所述铜质安装板10上设置有用于固定被测物体的插槽。

上述铜质安装板10为一薄板，该薄板右半部分设置用于连接铜质螺母9的圆形凹盘8，该薄板左半部分设置用于固定被测物体的插槽7。

上述声表面波传感芯片为声表面波温度传感芯片6。

总之，本实用新型按照该设计方案的声表面波无线温度传感器由天线、铜质主结构、声表面波测温元件、铜质螺母（或螺帽）和铜质安装板组成。铜质主结构件有三个子结构：用于安装天线的螺孔或者SMA射频连接头、用于安装声表面波测温元件的凹台、用于拧接被测物体或铜质螺母的外螺纹；声表面波测温元件的金属外壳直接焊接到铜质主结构的凹台上，其引脚朝外，元件的输入引脚与天线相连，其余引脚与凹台焊接相连；铜质螺母是传感器的外壳，用于保护内部的声表面波温度传感芯片；铜质安装板有两个子结构：用于安装前述铜质螺母的圆形凹盘和用于拧螺栓的插槽。铜质螺母（或螺帽）和铜质安装板为附件，根据需要而使用。若被测物体上有螺栓，则通过安装板上的插槽将传感器固定到被测物体上。若被测物体有螺孔，则可直接将铜质主结构拧接到被测物体内，不再需要借助于两个附件。

按照以上方法设计的声表面波无线温度传感器，从被测物体到温度敏感元件（声表面波测温元件）之间全部由铜质材料构成。而铜质材料（包括紫铜、黄铜、青铜、铍铜等）是导热率最高的常规材料。该结构体积小，避免了绝缘外罩内包裹的大量空气，使热储能减少。这样的结构使得温度敏感元件可以快速跟踪被测物体的温度，大大减少了测温反应的迟滞时间，提高了测温精度。

与现有技术相比，本实用新型的技术优势在于：

针对市场上现有产品的问题，本实用新型提出了一种几乎全铜材质的声表面波无线温度传感器，这种声表面波温度传感器不包含印刷电路板和绝缘外罩，具有导热率高、成本低、易于组装和安装、耐高温、可靠耐用等优点。

附图说明

图1-a是铜质主结构件的剖面图；

图1-b是铜质主结构件上的A-A面的剖面图；

图2是天线和声表面波传感芯片与铜质主结构的安装示意图；

图3是铜质安装板的结构图；

图4是声表面波无线温度传感器的整体外形；

图5是天线与铜质主结构件的另一种连接关系示意图。

附图标识：

1、内螺纹      2、外螺纹        3、凹台

4、天线        5、铜质主结构件  6、声表面波温度传感芯片

7、插槽        8、圆形凹盘      9、铜质螺母

10、铜质安装板 11、射频连接头

具体实施方式

下文将结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

以下实施例中采用声表面波温度传感芯片6作为声表面波传感芯片的特例进行技术方案的阐述。

图1-a和1-b是铜质主结构件5的剖面图，其上有3个子结构：内螺纹1（螺孔）、凹台3（用于安装声表面波温度传感芯片）、外螺纹2（用于与被测物体或者铜质螺母9拧接）。

图2是天线4和声表面波传感芯片6与铜质主结构件5的安装示意图。天线4的SMA接头拧到内螺纹1内，天线4的信号引脚与声表面波传感芯片6的信号引脚焊接相连。声表面波测温元件的金属外壳与凹台3的平面接触并焊接在一起，其引脚朝外且接地引脚与凹台3的四周焊接相连。

图3是铜质安装板10的结构图。上有一圆形凹盘8用于传感器的定位和焊接，插槽7用于与被测物体的安装。

传感器可通过两种方式安装：

1）通过传感器的主结构件直接与被测物体相连。这需要在被测物体上加工一个与主结构外螺纹1相配的螺孔，然后将传感器主结构拧入被测物体内。

2）通过本设计的附件与被测物体相连。附件包括铜质螺母和铜质安装板10。先将铜质螺母9焊接到铜质安装板的圆形凹盘8上，再将主结构拧到铜质螺9母内。带有铜质螺母9和安装板的传感器整体外形如图4所示。然后通过安装板的插槽用螺钉固定到被测物体上。

按照上述结构，除了天线必需的绝缘材料和温度敏感元件外，其他结构都是有铜质材料构成，具有导热率好、耐高温的优点，而且结构组装和安装简单。

上述，天线4和铜质主结构件5还可以采用另外一种连接方式，具体如图5是所示，即天线4通过一与铜质主结构件5相连的射频连接头11相连，此时声表面波温度传感芯片6安装于位置与上述技术方案相同。其中，此时的铜质主结构件5内部不一定要设置内螺纹，可以将射频接头11与其加工为同一单元，然后再将天线4与射频接头11相连，所述射频连接头11包含外螺纹内孔或者外螺纹内针的SMA射频接头，只要该射频连接头11能够与天线接头匹配相连即可。射频接头11为SMA射频接头，其另一端有内针伸出，用于连接声表面波传感芯片。

总之，本实用新型的声表面波无线传感器的结构为：声表面无线传感芯片的金属外壳直接焊接到铜质主结构件5的凹台3上、声表面波无线传感芯片的引脚朝外。铜质主结构件5有三个子结构：用于安装天线的螺孔或者SMA连接头（该处的SMA接头包含不同的SMA射频接头，只要该射频接头与天线匹配即可）、用于安装声表面波测温元件的凹台3、用于拧接被测物体或铜质螺母的外螺纹2。铜质安装板10有两个子结构：用于安装传感器的圆形凹盘8和用于拧螺栓的插槽7。声表面波无线温度传感器，由天线、铜质主结构、声表面波测温元件、铜质螺母9（或螺帽）和铜质安装板10组成。

以上实例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种声表面波无线传感器，包含声表面波传感芯片，其特征在于，所述无线传感器还包含：天线（4）和铜质主结构件（5）； 

所述铜质主结构件（5）为一“丁”字型结构，该“丁”字型结构竖向部分划分为上半部分和下半部分，所述上半部分的外壁设置外螺纹（2），所述下半部分为一半圆柱体且该半圆柱体平面上设置一用于安装声表面波传感芯片的凹台（3）； 

其中，所述天线（4）与铜质主结构件（5）上部相连。 

2.根据权利要求1所述的声表面波无线传感器，其特征在于，所述天线（4）的SMA接头拧到主结构件（5）设置的内螺纹（1）内； 

天线（4）的信号引脚与声表面波传感芯片的信号引脚焊接相连；声表面波传感芯片的金属外壳与凹台（3）的平面接触并焊接在一起，该声表面波传感芯片的引脚朝外且接地引脚与凹台（3）的四周焊接相连。 

3.根据权利要求1所述的声表面波无线传感器，其特征在于，所述天线（4）经由一射频连接头（11）与铜质主结构件（5）顶端相连，所述射频接头（11）为SMA射频连接头； 

其中，所述射频连接头（11）与铜质主结构件（5）的顶端固定相连或经由内螺纹相连。 

4.根据权利要求1所述的声表面波无线传感器，其特征在于，所述外螺纹（2）与被测物体相连。 

5.根据权利要求1所述的声表面波无线传感器，其特征在于，所述无线传感器底部还设置有一连接部件，该连接部件用于与被测物体相连。 

6.根据权利要求5所述的声表面波无线传感器，其特征在于，所述连接部件为铜质螺母（9）和铜质安装板（10），所述铜质螺母（9）与外螺纹（2）相连，该铜质螺母（9）下端与所述铜质安装板（10）相连，所述铜质安装板（10）上设置有用于固定被测物体的插槽。 

7.根据权利要求6所述的声表面波无线传感器，其特征在于，所述铜质安装板（10）为一薄板，该薄板右半部分设置用于连接铜质螺母（9）的圆形凹盘（8），该薄板左半部分设置用于固定被测物体的插槽。 

8.根据权利要求1所述的声表面波无线传感器，其特征在于，所述声表面波传感芯片为声表面波温度传感芯片。 

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