一种天线以及传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于天线及传感器领域，尤其涉及一种天线以及传感器。
【背景技术】
[0002]无线传感器在安全监控、自动化管理等方面的应用越来越广泛。有些特殊部件由于其本身的特殊性，对传感器的形状、体积和工作方式提出了很高的要求。例如，电力开关柜的动、静触头由于经常要开合操作，存在接触不良、触头氧化导致的温度过高现象，有必要安装温度传感器进行监测。火车或机床的转轴、传动轴在如果因为摩擦引起温度过高、会大大降低使用寿命，甚至导致安全事故，对这些轴承进行温度监测就可以及时发现隐患，预防事故发生。这些特殊部件的共同特点是:1)具有细长柱形金属外表；2)因为运动、旋转、高电压、遮挡等问题最好选择无线电信号与外界联系；3)对寿命、体积和维护方便性要求很高，尽量避免使用电池。因为这样的高要求，热敏电偶、光纤测温这些有线传感方式不可行，无线传感器是最佳选择。
[0003]无线传感器必须用到天线。但是常规的天线用于柱形体时，往往效果不佳，表现在以下几个方面:
[0004]一是金属部件对于无线信号的影响很大。例如在射频识别(RFID)领域，抗金属标签一直是个难点和研究热点。这是因为金属作为良导体，其表面的切向电场为零，这会严重影响贴近金属表面的天线的工作，导致无线读取距离近甚至读不出来。
[0005]二是金属对电磁波有很好的遮挡作用，如果传感器安装在金属轴的一侧，那么由于金属轴的遮挡，会造成无线信号的阴影区，在另一侧可能接收不到传感信号。
[0006]三是对安装和维护要求很高。安装在轴上的监测器不能突出太多，不能因为安装引入其他隐患，以免影响设备工作。维护也要求方便。
[0007]近些年市场上出现了声表面波温度传感器，这种传感器利用压电转换效应将无线射频信号转换成机械波能量而工作。因为传感器工作不需要电池，声表面波温度传感器也被称为“无源无线传感器”。声表面波温度传感器是依靠外部的电磁波获取工作能量的，相对于有源无线传感器都有信号弱、读取距离近的缺点，当用于柱形金属部件时尤其如此。
[0008]总之，由于以上诸多原因，目前市场上还没有一种能有效应用于电力开关柜触头、金属轴承的无线温度传感器。现有的解决方案一般存在信号不佳，体积大、寿命短等问题。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型解决的技术问题在于:解决现有天线无线读取距离近甚至读不出来、造成无线信号的阴影区、缺乏轴对称辐射特性问题、安装和维护不便的问题，提供一种同样适用于柱形待测物的天线。
[0010]本实用新型解决的另一技术问题在于:解决现有传感器信号不佳，体积大、寿命短等问题，提供一种传感器，具备无源无线、轴对称收发信号、信号好、体积小、安装便利等特点，同样适用检测金属柱形待测物。
[0011]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案:一种天线，所述天线整体呈环形结构，包括同轴套设的环形绝缘支撑、位于天线内侧的环形地电极以及位于天线外侧的天线辐射体；环形天线地电极与天线辐射体之间径向间隔一定距离；所述天线辐射体绕成环形或弧形；所述天线环形结构对应的中心角为180-360度。
[0012]所述环形天线地电极紧贴于环形绝缘支撑内壁；所述天线辐射体安装于环形绝缘支撑内；所述环形绝缘支撑、环形天线地电极、天线辐射体呈筒状结构；所述环形天线地电极的宽度不小于绝缘支撑宽度；所述天线辐射体宽度不大于天线地电极宽度。
[0013]所述天线辐射体与天线地电极之间形成短路或开路；天线辐射体与天线地电极之间添加补偿电容和/或电感。
[0014]所述天线辐射体为金属带；所述天线地电极是金属环；所述天线辐射体靠近环形绝缘支撑的外侧壁；所述天线辐射体绕成的环形或弧形其中心角为180-360度；所述天线套环形结构包括连续闭合的环形或者两端断开的开口环形结构；所述开口环形结构的天线，天线环形或弧形周长上形成一段缺口 ；所述开口环形结构的天线具有弹性，可弹性地张开或向内收拢。
[0015]所述环形绝缘支撑为实心环或空心环；当环形绝缘支撑为实心环时，所述天线辐射体嵌埋于所述绝缘支撑的实心环内且贴近环形外侧壁；当所述环形绝缘支撑为空心环时，所述环形绝缘支撑包括环形内侧壁以及同轴环形外侧壁，所述环形内侧壁与环形外侧壁之间间隔一定距离地形成环形槽，所述天线辐射体环绕于环形槽内紧贴于绝缘支撑的外侧壁，其高度与环形槽上端圆弧面齐平。
[0016]本实用新型还提供一种传感器，包括所述的天线，进一步还包括传感芯片，所述传感芯片与所述天线之间电连接。
[0017]所述传感芯片为声表面波传感芯片，或者是通过对接收电磁波进行整流取电的半导体传感器芯片。
[0018]所述传感器为温度或振动或加速度或角速度传感器，所述传感器进一步包括金属座；所述金属座安装于所述环形绝缘支撑内，所述传感芯片安装于所述金属座上；所述金属座与所述天线地电极外表面紧密接触或为一体结构；所述传感器上设置自锁固结构，可自动张开或锁紧地与位于其环形内心的待测物相配合；所述自锁固结构为弹性结构；所述弹性结构包括由压缩弹簧弹性支撑的弹块，或者为弹簧，或者为弹片。
[0019]所述传感芯片安装于环形槽内或嵌埋于所述绝缘支撑的实心环内；所述金属座安装于所述环形槽内或嵌埋于所述绝缘支撑的实心环内；所述传感器进一步包括环形盖体，所述盖体盖于所述环形槽上；所述盖体与环形槽侧壁之间通过卡合、螺纹、或涨紧的方式配合；所述盖体上设置有增大手指摩擦的指纹区；所述弹性结构包括一弹簧以及弹块；所述弹簧收容于所述环形绝缘支撑的环形槽内；所述弹簧两端分别抵接于环形槽和弹块之间；所述环形槽的内侧壁上对应设置穿孔，所述弹块可伸缩地穿过所述穿孔，弹性抵紧于所述传感器环形内部安装的待测物体表面。
[0020]所述环形天线地电极的宽度大于环形绝缘支撑的宽度，并在其两端向外侧延伸；所述环形天线地电极的两端侧壁上形成穿孔。
[0021]所述芯片为声表面波温度传感芯片或通过对接收电磁波进行整流取电的半导体温度传感器芯片。
[0022]本实用新型产生的有益效果:通过采用具有轴对称辐射特性的套环形抗金属天线，可以方便的安装在柱形设备外围，具有轴对称辐射特性好、高度低和抗金属的特点，非常适合用于电力设备触头、轴承和火箭导弹等具有金属外壳的柱形装置。
[0023]另一方面，本实用新型的无线传感器是无线读取的，不需要电池供电，具有无源无线的优点，而且通过采用具有轴对称辐射特性的套环形抗金属天线，解决了金属柱形体的无线检测信号在不同角度位置差异大的问题；保证了传感器现场安装时无需附加的紧固装置，利用其自身结构固定，安装使用十分便捷与方便。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型实施例一无源无线温度检测套环具体实施例的轴向结构示意图。
[0025]图2是图1套环的俯视图。
[0026]图3 (a)和图3 (b)分别是本实用新型实施例二采用第一种金属带馈电和接地方式的天线结构原理性示意图和结构实现图。
[0027]图4是本实用新型实施例二采用第二种金属带馈电和接地方式的天线结构原理性不意图。
[0028]图5是本实用新型实施例二采用第三种金属带馈电和接地方式的天线结构原理性不意图。
[0029]图6是本实用新型实施例三采用第四种金属带馈电和接地方式的天线结构原理性不意图。
[0030]图7是本实用新型实施例三传感器的结构示意图。
[0031]图8是本实用新型实施例三传的感器安装动触头臂上示意图。
[0032]图9(a)是本实用新型实施例四的传感器平面结构示意；图9(13)是图9(a)的立体爆炸图。
[0033]图10是本实用新型实施例四的传感器安装动触头臂上示意图。
[0034]图11是本实用新型实施例五传感器立体图。
[0035]图12是本实用新型实施例五传感器侧视图。
[0036]图13是本实用新型实施例五传感器立体分解图。
[0037]图14(a)是本实用新型实施例五传感器的主视平面图；图14(b)是图14(a)沿B_B方向的剖视图。
[0038]图15是本实用新型实施例六无线测温系统的示意图。
[0039]图16(a)是本实用新型实施六使用的工字弹片的主视平面图；图16(b)是弹片嵌入到传感器两个开槽后的截面图。
[0040]图17是本实用新型实施例六测温系统的立体爆炸图。
[0041]图18是本实用新型实施例六用于局部增加触臂直径的弹性铝环配件，其中18(a)为立体图，18(b)是18(a)沿C一C线的剖视图。
【具体实施方式】
[0042]为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，