RFID标签及具有RFID标签的绝缘堵头的制作方法

rfid标签及具有rfid标签的绝缘堵头
技术领域
1.本发明涉及射频识别技术领域，且特别涉及一种rfid标签及具有rfid标签的绝缘堵头。


背景技术：

2.在供电系统中，对供电可靠性的要求也越来越高，变电站的环网柜和高压电缆分支箱等是重要的电气设备且容易发热，因此对环网柜和高压电缆分支箱等的关键节点的测温变得越来越重要。电力线缆在实际的应用中，环网柜和高压电缆分支箱等的关键节点通常位于电缆接头处，这部分节点会因为老化、接触不良、负载过重或者人为操作失误，从而导致电阻增大而发热，严重的甚至会击穿造成电力事故，使得电缆等设备随时存在一定的应用风险，一旦此类问题发生，线缆很有可能会起火，带来的后果及损失是非常巨大的。为了解决此类起火问题的发生，我们有必要对线缆风险进行预警，以行业经验来看，线缆温度检测是非常有效的方法。
3.现在测温方案有红外测温、源测温以及声表面测温。对于红外测温方案，由于电缆接头被套筒和堵头等部件牢牢包裹着，红外线极易被遮挡，故该方案无法精确测量电缆接头处的温度。对于源测温而言，由于其需要采用电池类起见，不仅容易出现故障且电池的寿命也是一个亟需考虑的问题，故特别不适合在电力柜中使用。声表面波测温是一种基于传感器技术的无源测温方案，其不需要电源，但正由于无源，传感器需要接收采集器发出的激励信号，这种激励信号的有效无线传输距离较短；另一方面，由于被测设备的震动产生位移，导致声表面波的相位等发生变化，测温的精度严重降低。即对于电缆接头处的温度检测，现有的测温方法很难实现精确的检测。


技术实现要素：

4.本实用新型为了克服现有电缆接头处测温精度低的问题，提供能准确监测电缆接头内部温度的rfid标签及具有rfid标签的绝缘堵头。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供一种rfid标签，其包括环形基板、天线以及测温芯片。天线设置于环形基板，天线包括沿环形基板周向延伸的两个天线臂和连接于两个天线臂前端的馈电部，两个天线臂的末端呈开路以形成偶极子结构，两个天线臂的前端局部连接且连接处和馈电部之间形成调整天线阻抗的调谐窗。测温芯片电性连接于天线的馈电部且与天线共轭匹配。
6.根据本实用新型的一实施例，两个天线臂的前端靠近环形基板中心的一侧局部连接，馈电部形成于两个天线臂的前端远离环形基板中心的一侧且馈电部伸入调谐窗内。
7.根据本实用新型的一实施例，两个天线臂的结构相同且以馈电部的中心处所在的直径为对称轴对称分布于馈电部的两侧，形成对称偶极子结构。
8.根据本实用新型的一实施例，每一天线臂均包括连接段和至少两个具有不同径向宽度的弧形段，连接段分别与馈电部和另一天线臂相连接。
9.根据本实用新型的一实施例，每一天线臂均包括依次连接于连接段的第一弧形段和第二弧形段，第一弧形段的径向宽度大于第二弧形段的径向宽度。
10.根据本实用新型的一实施例，两个天线臂的形状相同且均为折弯的蛇形天线结构。
11.根据本实用新型的一实施例，天线印刷于环形基板，且天线的材质分别为金属或导电合金，环形基板为fr
‑
4环氧玻璃纤维板、塑料板、陶瓷板或泡沫板中的任一种。
12.相对应的，本实用新型还提供一种具有rfid标签的绝缘堵头，其包括接头本体、连接件、堵头、上述rfid标签以及标签固定件。接头本体呈t型结构。连接件设置于接头本体的垂直段内且其上端伸入接头本体的水平段内。堵头设置于接头本体的水平段内，堵头和连接件之间形成测温连接槽。标签固定件通过rfid标签的环形基板将rfid标签固定于测温连接槽内且垂直抵接于连接件。
13.根据本实用新型的一实施例，测温芯片朝向连接件所在的一侧且测温芯片朝下。
14.综上所述，本实用新型提供的rfid标签中，设置于基板上的天线包括两个末端开路的天线臂，两个天线臂形成偶极子结构。而两个天线臂的前端局部连接处形成调谐窗，通过调节调谐窗的大小和两个天线臂的长度以实现天线和测温芯片的共轭阻抗匹配，使得传输系数最大化，减小损耗，大大提高标签的读写距离。环形基板使得本实用新型提供的rfid标签可很好地装配于绝缘堵头内以实现电缆接头处温度的直接监测；且环形结构的标签围绕着堵头内的导体金属，环形结构产生的电磁场减弱了堵头内导体金属的影响，可以使经过内导体金属反射的电磁场在传输方向上与原有电磁场进行叠加，从而进一步提高了传输方向上的增益，从而很好地解决通信问题，以实现电缆接头内温度的远距离传输。
15.为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
16.图1所示为本实用新型一实施例提供的rfid标签的结构示意图。
17.图2所示为图1中a处的放大示意图。
18.图3所示为本实用新型另一实施例提供rfid标签的结构示意图。
19.图4所示为具有rfid标签的绝缘堵头的结构示意图。
20.图5所示为图4中rfid标签的反射系数随频率的变化图。
具体实施方式
21.如图1和图2所示，本实施例提供的rfid标签10包括环形基板1、天线2以及测温芯片3。天线2设置于环形基板1，天线2包括沿环形基板1周向延伸的两个天线臂21和连接于两个天线臂21前端的馈电部22，两个天线臂21的末端呈开路以形成偶极子结构，两个天线臂21的前端局部连接且连接处和馈电部22之间形成调整天线阻抗的调谐窗23。测温芯片3电性连接于天线的馈电部22且与天线2共轭匹配。
22.沿环形基板1周向延伸的两个天线臂21使得天线不仅具有偶极子天线的特性，同时还具有环形天线的磁场特性。偶极子天线结构和调谐窗23的设置使得在标签设计时可通过调整两个天线臂21的长度和/或调谐窗23的大小来实现天线2和测温芯片3之间的阻抗共
轭匹配。具体而言，若测温芯片3在工作频率985mhz时具有re
‑
j*im(天线的输入阻抗是一个复数，re为实部，im为虚部，j为虚单元)的输入阻抗，因此在设计时需要调整两个天线臂21的长度和/或调谐窗23的宽度，尽可能的使天线2的阻抗接近re+j*im。阻抗共轭匹配可大大减小信号能量在传输过程中的损耗，大幅度提高信号的读取距离。经过大量的实验证明，本实施例提供的标签，随着天线臂的缩短，天线的频率向高频偏移。
23.而沿环形基板1设置的天线结构所产生的磁场可以很好地减弱了堵头内导体金属的影响，可以使经过内导体金属反射的电磁场在传输方向上与原有电磁场进行叠加，从而进一步提高了传输方向上的增益。
24.如图2所示，两个天线臂21的结构相同且以馈电部22的中心处所在的直径为对称轴对称分布于馈电部22的两侧，形成对称偶极子结构。两个天线臂21的前端靠近环形基板1中心1的一侧局部连接，馈电部22形成于两个天线臂21的前端远离环形基板1中心的一侧且馈电部22伸入调谐窗23内。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，可设置两个天线臂的前端远离环形基板中心的一侧相连接，而馈电部则对应形成于接近环形基板中心的一侧。
25.于本实施例中，每一天线臂21均包括连接段211和依次连接于连接段211的第一弧形段212和第二弧形段213。连接段211分别与馈电部22和另一天线臂相连接，第一弧形段212的径向宽度大于第二弧形段213的径向宽度。然而，本实用新型对天线臂的具体结构不作任何限定，其结构以与测温芯片共轭匹配为主要原则。于其它实施例中，每一天线臂也可为等径向宽度的一圆弧段，也可具有三个以上具有不同径向宽度的弧形段。或者，如图3所示，两个天线臂的形状相同且均为折弯的蛇形天线结构。
26.同样的，本实用新型对于调谐窗23的结构也不作任何限定，调谐窗23的结构可以为矩形、扇形或者是其它的不规则形状。
27.于本实施例中，环形基板1为fr
‑
4环氧玻璃纤维板，天线2为印刷于环形基板上的金属锡。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，天线的材质可为其它的金属或导电合金，环形基板的材质也可为塑料板、陶瓷板或泡沫板中的任一种。
28.相对应的，本实施例还提供一种具有rfid标签的绝缘堵头，其包括接头本体20、连接件30、堵头40、上述rfid标签10以及标签固定件50。接头本体20呈t型结构。连接件30设置于接头本体20的垂直段内且其上端伸入接头本体的水平段内。堵头40设置于接头本体20的水平段内，堵头40和连接件30之间形成测温连接槽201。标签固定件50通过rfid标签的环形基板1将rfid标签10固定于测温连接槽201内且垂直抵接于连接件30。
29.于本实施例中，测温芯片3朝向连接件30所在的一侧且测温芯片3朝下。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，测温芯片也可朝向堵头所在的一侧且测温芯片也可朝上、朝左或者朝右，具体可根据读写器数据读取效果进行调整。
30.具体而言，标签固定件50包括垂直连接于连接件30的螺栓501和与螺栓拧紧的螺母502，rfid标签固定于堵头40，具体而言，rfid标签可通过黏胶或其它固定件固定于堵头的环氧树脂切面上。基于该安装结构，rfid标签10中环形基板1上的通孔的内径要大于堵头内导体金属的外径。
31.图5所示为安装于绝缘堵头内的rfid标签的反射系数随频率的变化图。图中横坐标标示频率，纵坐标为反射系数s11。从该图可以得到，本实施例提供的rfid标签的工作频
率为985hz。
32.综上所述，本实用新型提供的rfid标签中，设置于基板上的天线包括两个末端开路的天线臂，两个天线臂形成偶极子结构。而两个天线臂的前端局部连接处形成调谐窗，通过调节调谐窗的大小和两个天线臂的长度以实现天线和测温芯片的共轭阻抗匹配，使得传输系数最大化，减小损耗，大大提高标签的读写距离。环形基板使得本实用新型提供的rfid标签可很好地装配于绝缘堵头内以实现电缆接头处温度的直接监测；且环形结构的标签围绕着堵头内的导体金属，环形结构产生的电磁场减弱了堵头内导体金属的影响，可以使经过内导体金属反射的电磁场在传输方向上与原有电磁场进行叠加，从而进一步提高了传输方向上的增益，从而很好地解决通信问题，以实现电缆接头内温度的远距离传输。
33.虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。