无源无线传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本说明书的实施例涉及传感器，并且更特定地，涉及无线传感器。
【背景技术】
[0002]典型地，在内燃机内部或燃气涡轮机的移动叶片上可存在恶劣的操作条件。这些恶劣操作条件的非限制性示例可包括高操作温度、高操作压力、动态运动或其组合。一般，在操作中，监测在恶劣操作条件下操作的设备和系统中的一个或多个环境参数，这是可取的。这些环境参数可包括温度、压力、速率、振动、加速度或湿度中的一个或多个。
[0003]燃气涡轮发动机是这样的设备的示例，在这些设备内极端恶劣操作条件可占优势。此外，燃气涡轮发动机可用于各种目的(其包括推进和发电)，其典型地经历恶劣操作条件。典型的燃气涡轮发动机包括旋转和非旋转部件，例如发动机的压缩机、燃烧室和涡轮机段。这些部件中的每个可在不同的温度范围中操作。例如，在燃气涡轮发动机的涡轮机段，涡轮机叶片可暴露于可达到从约1000°c到约2000°C的温度的气体。由于与腐蚀、机械降解和热退化降解有关的问题，监测在恶劣操作条件下操作的燃气涡轮发动机和其他设备中采用的部件的温度，这是可取的。
[0004]不同的技术可用于监测燃气涡轮发动机中的叶片、刀片、燃烧室、圆盘及类似物的表面温度。这些技术的非限制性示例可包括丝线热电偶、薄膜热电偶、红外摄影、高温测量(例如，三维高温测量)、温敏荧光粉和示温漆。飞机发动机环境中使用的常见技术采用嵌入叶片或刀片壁中的热电偶线。然而，壁中的嵌入线可引起结构和空气动力学混乱，其包括扰乱用于冷却叶片和/或刀片的空气流。空气流中的该扰乱可影响紧邻叶片或刀片存在的空气的边界层并且可不利地影响涡轮机性能。此外，另一个嵌入热电偶技术采用等离子体喷涂的氧化铝陶瓷涂层来封装叶片和刀片上的小直径热电偶线并且将其隔离。然而，由于线和关联陶瓷绝缘层的热质，这样的设备可引入测量误差。
【发明内容】
[0005]根据本说明书的方面，无源无线传感器包括多个介电层和设置在由该多个介电层中的一个或多个介电层形成的腔的至少一部分中的天线。此外，该无源无线传感器包括设置在腔上的隔膜，和设置在多个介电层的至少一部分中的馈送元件。另外，馈送元件操作地親合于天线。
[0006]根据本说明书的另一个方面，监测系统包括具有第一表面的设备和设置在该设备的第一表面上的无源无线传感器。该无源无线传感器包括多个介电层和设置在由该多个介电层中的一个或多个介电层形成的腔的至少一部分中的天线。此外，无源无线传感器包括设置在腔上的隔膜，和设置在多个介电层的至少一部分中的馈送元件。此外，馈送元件操作地耦合于天线。此外，监测系统包括配置成传送询问信号的传送器，和配置成从无源无线传感器接收代表传感器响应的响应信号的至少一部分的接收器。另外，监测系统包括操作地耦合来处理响应信号的信号处理器，和配置成基于处理的响应信号来监测无源无线传感器的监测设备。
[0007]根据本说明书的再另一个方面，传感器网络包括传送器，其配置成传送询问信号。该传感器网络进一步包括多个感测节点，其中多个感测节点中的一个或多个感测节点包括至少一个无源无线传感器。此外，该至少一个无源无线传感器配置成接收询问信号并且响应于接收的询问信号来传送响应信号。此外，传感器网络包括配置成接收响应信号的接收器，和操作地耦合于接收器来处理响应信号以产生传感器响应的信号处理器。
[0008]技术方案1:一种无源无线传感器，其包括:
多个介电层；
天线，其设置在由所述多个介电层中的一个或多个介电层形成的腔的至少一部分中； 隔膜，其设置在所述腔上；和
馈送元件，其设置在所述多个介电层的至少一部分中，其中所述馈送元件操作地耦合于所述天线。
[0009]技术方案2:如技术方案I所述的无源无线传感器，其进一步包括设置在所述多个介电层中的一个或多个介电层上或中的一个或多个阻抗元件。
[0010]技术方案3:如技术方案I所述的无源无线传感器，其中所述多个介电层中的一个或多个介电层包括熔融石英、工程玻璃、硅氮化物、铝氮化物、氧化铝、陶瓷复合物或其组入口 ο
[0011]技术方案4:如技术方案I所述的无源无线传感器，其进一步包括馈送通孔，所述馈送通孔配置成使所述馈送元件的至少一部分操作地耦合于所述天线。
[0012]技术方案5:如技术方案I所述的无源无线传感器，其进一步包括天线罩，所述天线罩设置在所述天线的至少一部分上。
[0013]技术方案6:如技术方案I所述的无源无线传感器，其中所述多个介电层中的至少一个介电层包括与所述多个介电层的其他层的材料不同的材料。
[0014]技术方案7:如技术方案I所述的无源无线传感器，其中所述馈送元件配置成接收询问信号。
[0015]技术方案8:如技术方案I所述的无源无线传感器，其中所述馈送元件设置在所述多个介电层的两个介电层之间。
[0016]技术方案9:如技术方案I所述的无源无线传感器，其中所述天线包括连续层、图案化层、多个图案化结构或其组合。
[0017]技术方案10:如技术方案I所述的无源无线传感器，其进一步包括设置在所述隔膜上的保护层。
[0018]技术方案11:如技术方案10所述的无源无线传感器，其中所述保护层包括硅氧化物、硅氮化物、氧化铝、铝氮化物、旋涂玻璃、陶瓷复合物或其组合。
[0019]技术方案12:如技术方案I所述的无源无线传感器，其中所述隔膜包括导电材料。
[0020]技术方案13:如技术方案I所述的无源无线传感器，其中所述天线包括导电材料。
[0021]技术方案14:如技术方案I所述的无源无线传感器，其中所述多个介电层中的一个或多个介电层包括多个列。
[0022]技术方案15:如技术方案14所述的无源无线传感器，其进一步包括馈送通孔，所述馈送通孔配置成使所述馈送元件的至少一部分操作地耦合于所述天线，其中所述馈送通孔设置在所述多个列中的两个或以上列之间。
[0023]技术方案16:如技术方案I所述的无源无线传感器，其进一步包括操作地耦合于所述天线的参考层。
[0024]技术方案17:—种监测系统，其包括:
设备，其包括第一表面；和
无源无线传感器，其耦合于所述设备的所述第一表面，其中所述无源无线传感器包括:
多个介电层；
天线，其设置在由所述多个介电层中的一个或多个介电层形成的腔的至少一部分中； 隔膜，其设置在所述腔上；
馈送元件，其设置在所述多个介电层的至少一部分中，其中所述馈送元件操作地耦合于所述天线；
传送器，其操作地耦合于所述无源无线传感器并且配置成传送询问信号；
接收器，其操作地耦合于所述无源无线传感器并且配置成从所述无源无线传感器接收代表传感器响应的响应信号的至少一部分；
信号处理器，其操作地耦合于所述接收器并且配置成处理所述响应信号；以及监测设备，其操作地耦合于所述信号处理器并且配置成基于所述处理的响应信号来监测所述无源无线传感器。
[0025]技术方案18:如技术方案17所述的监测系统，其中所述设备包括涡轮发动机、内燃机、涡轮机叶片、反应堆或其组合。
[0026]技术方案19:一种传感器网络，其包括:
传送器，其配置成传送询问信号；
多个感测节点，其中所述多个感测节点中的一个或多个感测节点包括至少一个无源无线传感器，并且其中所述至少一个无源无线传感器配置成接收所述询问信号并且响应于所述询问信号来传送响应信号；
接收器，其操作地耦合于所述无源无线传感器并且配置成接收所述响应信号；以及信号处理器，其操作地耦合于所述接收器并且配置成处理所述响应信号以产生传感器响应。
[0027]技术方案20:如技术方案19所述的传感器网络，其中所述多个感测节点中的一个或多个感测节点包括无源无线传感器组件，其中所述无源无线传感器组件包括多个无源无线感测区，并且其中所述多个无源无线感测区的每个无源无线感测区包括:
多个介电层；
天线，其设置在由所述多个介电层中的一个或多个介电层形成的腔的至少一部分中； 隔膜，其设置在所述腔上；以及
馈送元件，其设置在所述多个介电层的至少一部分中，其中所述馈送元件操作地耦合于所述天线。
【附图说明】
[0028]当下列详细描述参照附图(其中整个图中类似的符号代表类似的部件)阅读时，本公开的这些和其他特征、方面和优势将变得更好理解，其中:
图1是根据本说明书的方面具有馈送元件的示范性无源无线传感器的横截面视图；
图2是根据本说明书的方面经由操作地耦合于馈送元件而具有馈送的示范性无源无线传感器的横截面视图；
图3是根据本说明书的方面的图2的无源无线传感器的一部分的分解图；
图4是根据本说明书的方面具有操作地耦合于天线的多个列的示范性无源无线传感器的横截面视图；
图5是根据本说明书的方面的图4的无源无线传感器的一部分的透