[實用新型]用于金屬軸承的無源無線溫度監測套環

有效

• 申請號: 201420683061.8
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN204214571U
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 王東方
• 申請（專利權）人: 王東方
• 主分類號: G01K11/26
• 分類號: G01K11/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及無線傳感器領域，尤其涉及特殊應用的無線傳感器。

背景技術

無線傳感器在安全監控、自動化管理等方面的應用越來越廣泛。但有些特殊部件由于其本身的特殊性，對傳感器的形狀、體積和工作方式提出了很高的要求。例如，電力開關柜的動、靜觸頭由于經常要開合操作，存在接觸不良、觸頭氧化導致的溫度過高現象，有必要安裝溫度傳感器進行監測。火車或機床的轉軸、傳動軸在如果因為摩擦引起溫度過高、會大大降低使用壽命，甚至導致安全事故，對這些軸承進行溫度監測就可以及時發現隱患，預防事故發生。這些金屬軸承一般在設備的內部，視線有遮擋且數量多，用紅外測溫方式難以實現。而由于高電壓、旋轉等原因，用熱敏電偶、光纖測溫方式不可行，因此無線監測是最佳選擇。

對金屬軸承的無線溫度監測，其難點在以下幾個方面：

一是金屬部件對于無線信號的影響很大。例如在射頻識別(RFID)領域，抗金屬標簽一直是個難點和研究熱點。這是因為金屬作為良導體，其表面的切向電場為零，這會嚴重影響貼近金屬表面的天線的工作，導致無線讀取距離近甚至讀不出來。

二是金屬對電磁波有很好的遮擋作用，如果傳感器安裝在金屬軸的一側，那么由于金屬軸的遮擋，會造成無線信號的陰影區，在另一側可能接收不到傳感信號。

三是對安裝和維護要求很高。安裝在軸上的監測器不能突出太多，不能因為安裝引入其他隱患，以免影響設備工作。維護也要求方便。

發明內容

針對電力開關柜的動靜觸頭、火車輪軸、機械傳動軸等這些金屬軸承部件的測溫需求，本實用新型提出了一種無源無線的溫度監測套環。這種套環具有適合金屬軸承安裝、完全無源(無需電池就能工作)、信號覆蓋好、簡單可靠等優點。

本實用新型的套環，其特征在于：套環分為同心的外、中、內三層，外層是半環形或者螺旋形金屬，內層是圓筒狀金屬，中間層是包括聲表面波溫敏諧振器、阻抗匹配電感電容在內的絕緣支撐材料；聲表面波溫敏諧振器的一端接內層金屬筒，另一端通過阻抗匹配電感電容接外層金屬中間位置；內層金屬的孔徑與所要安裝的金屬軸相吻合，外層金屬是無線信號輻射層，其外徑和周長根據工作頻率而定。

為了保護外層金屬，可以在外層金屬層外面添加一層絕緣保護層。內層的金屬筒起到參考地的作用，也可以由所安裝的金屬軸替代而省略。

本實用新型的套環，其內外層的金屬形成一個天線，在合理的尺寸設計下，可以有效接收和發射聲表面波溫敏諧振器的無線信號，從而實現與外部檢測裝置的通信。根據仿真和試驗結果，這種套環結構的輻射方向垂直于套環軸心，且在各個方向基本是均勻的。這說明當套環隨著金屬軸轉動時，無線信號的收發是不受影響的，從而保證了信號傳輸良好，

聲表面波溫敏諧振器是一種固有諧振信號隨溫度變化的無源器件，其厚度可以在1mm多些，長寬幾個毫米。它在外部的電磁激勵信號下可發生諧振，并在外部激勵撤銷后釋放出某個頻率的電磁信號。根據其釋放的信號頻率與溫度的關系就可以檢測出溫度。由于其工作能量來自于外部激勵，因此不需要電池供電，從而大大節省體積，有助于實現小型化，盡量減少了對設備的影響。

本實用新型的套環在本質上是一個無源無線溫度傳感器，但由于其特殊的設計而解決了金屬軸的無線溫度檢測問題，具有體積小、信號不受金屬軸轉動影響、安裝維護方面等優點。尤其適合電力開關柜動靜觸頭、火車輪軸、機床轉軸等物體的測溫。

將聲表面波溫敏諧振器換成帶有質量加載塊的聲表面波諧振器，就構成無源無線振動或者角速度監測套環。從而根據需要，在本實用新型的基礎上實現溫度以外的檢測。

如果空間允許，聲表面波溫敏諧振器可以換成有源的無線溫度或振動檢測電路和電池，從而構成有源的溫度或振動監測套環。有源的優勢在于監測距離遠。

下文將結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的說明。

附圖說明

圖1是無源無線溫度監測套環具體實施例的軸向結構示意圖。

圖2是圖1套環的俯視圖。

附圖標記：1、筒狀金屬層；2、外層輻射金屬層；3、絕緣支撐；4、聲表面波溫敏諧振器；5、阻抗匹配電路；6、通孔；7、外殼。

具體實施方式