基于双层电磁超材料的线位移传感器的制作方法

本发明涉及线位移传感器，具体地指一种基于双层电磁超材料的线位移传感器，可用于建筑物安全监测与防护等领域。

背景技术：

电磁超介质是通过在传统的媒质中嵌入某种结构单元，构造出自然媒质所不具有的新型电磁特性的人工材料。

传感器及检测技术是当今信息技术的重要部分，是人类观察自然和测量自然界各种现象的电路手段。人类的日常生活、生产活动和科学实验都离不开测量。人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了，为了适应这种情况，就需要传感器。

传感器是指能检测到规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置,它具有以下特性：

1、传感器是测量装置，能完成检测任务；

2、它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；

3、它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电物理量，但主要是电信号；

4、输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种实现对微小线位移变化(1-9mm)传感检测的基于双层电磁超材料的线位移传感器。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种基于双层电磁超材料的线位移传感器，该传感器包括上层介质板和下层介质板，上层介质板与下层介质板之间的空气层厚度为0.5mm；所述上层介质板面向下层介质板的面上设有具有开口的环形金属线，所述下层介质板面向上层介质板的面上设有条形金属线。

进一步地，所述具有开口的环形为“n”形、“π”形或“喇叭”形。

进一步地，所述上层介质板和下层介质板为罗杰斯板材。

进一步地，所述罗杰斯板材为Rogers RO4003。

本发明传感器利用开口的半环形金属线和条形金属线结构之间的电磁耦合，从而产生随着线位移线性变化引起传感器结构透射系数的谐振频点发生线性变化，从而实现对微小线位移变化(1-9mm)传感检测。本发明电磁超材料不完全由金属制作，因此重量轻，独特半环形和条形金属线的双层结构使其具有频率选择特性，能使透射系数的谐振频点与线位移改变量有较好的线性关系，从而对线位移变化有较好的线性传感检测作用。

附图说明

图1为本发明第一种实施例的结构示意图，其中a为主视图，b为右视图。

图2为本发明第二种实施例的结构示意图，其中a为主视图，b为右视图。

图3为本发明第二种实施例的结构示意图，其中a为主视图，b为右视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明传感器通过两层介质板(PCB板)上分别刻蚀开口环形或条形结构实现对微小线位移变化有明显传感效应的电磁超材料。本发明首先根据现有的微波传感器的电磁耦合的特性，利用双层之间的电磁耦合效应，设计一种对微小线位移变化可以通过透射系数的谐振频点变化来反映得出的有传感检测特性的超材料。

在本发明所用的电磁材料中，金属线由铜构成，基底材料为罗杰斯(Rogers RO4003)。

实施例1

在本实施例中，设计透射系数的谐振频点随两层介质板单元结构之间的相对线位移的变化产生明显移动的超材料，见图1。在图1(a)中，上下两层金属线结构分别为“n”形半环结构和矩形条形结构。为了实现对线位移的传感检测，本发明中，采用了改变双层介质板上单元结构的相对位置来实现对线位移变化的转化，具体如图1所示。

实施例2

在完成实施例1中所述“n”形半环超材料设计并实现传感效应的基础上，将“n”形半环超材料修改成“π”形半环超材料，提高对线位移传感检测的范围，结构如图2所示。

实施例3

在完成实施例2的基础上，将“π”形半环结构的直线边改为曲线边即“喇叭”形半环结构，可以进一步提高对线位移传感检测的检测范围，结构如图3所示。