[實用新型]一種基于天線特性參數監測的異物檢測系統

有效

• 申請號: 201420690244.2
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN204165912U
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 李娜娜;李建法
• 申請（專利權）人: 惠州碩貝德無線科技股份有限公司
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00;G01V3/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任海燕;常躍英

技術領域

本實用新型涉及異物檢測技術及天線技術領域，特別涉及一種在高功率無線電能傳輸等小范圍開放空間應用環境內，利用天線特性參數變化來判斷金屬或小動物等異物是否存在的異物監測系統。

背景技術

無線電能傳輸技術即用電設備只需通過電磁能量耦合，不需要連接電源線就可以傳輸電能的技術。近年來磁共振無線充電技術逐漸在高功率用電設備中得到運用，如電動汽車無線充電等，而隨著供電線圈與受電線圈之間距離的增加，導致外來異物闖入無線電能傳輸系統的可能性增大，強烈變化的磁場會使其中的金屬導體感應出渦流產生熱量，嚴重時會損害系統設備，還會使闖入其中的小動物等的神經系統受到損傷。因此，對于諸如高功率應用環境下的無線電能傳輸系統，其異物檢測以及以異物檢測為核心的安全防護技術是無線電能傳輸技術應用的前提和保障。

傳統的異物檢測方法，包括適用于食品安全、公共場所安全檢查等領域的X射線異物檢測方法，適用于機場跑道異物物檢測的雷達圖像檢測方法，以及最早應用于軍用設備的金屬探測方法。前面兩種方法由于系統結構復雜，價格昂貴，用于無線電能傳輸系統中不僅會增加過多的輔助設備、提高應用成本，還會造成較大的資源浪費。工作中的天線周圍同時存在著磁場與電場分布，其工作狀態不僅會受到自然界中磁性介質的影響還會受到電性介質（如肌肉組織等）的影響。?因此利用天線作為感知異物的器件設計一套異物檢測系統將會使系統得到較大的簡化，并且縮小系統體積及節約成本。

實用新型內容

為克服現有技術中存在的缺陷與不足，本實用新型提出一種基于天線特性參數監測的異物檢測系統，該系統可工作于小范圍開放空間范圍內，如高功率磁共振無線電能傳輸環境等，利用天線在正常工作時的特性參數易受異物影響的特性，實現對突然闖入的金屬導體異物及小動物等有生命物體的檢測，該異物檢測系統組成結構簡單，體積較小易于集成在應用環境中，價格成本相對低廉。

本實用新型所采用技術方案是：一種基于天線特性參數監測的異物檢測系統，包括用于感知異物信號的控制鏈路天線和對異物信號進行分析處理的信號處理模塊；以及，射頻信號發生器，其通過下述天線狀態監測模塊連接控制鏈路天線，向控制鏈路天線輸入正常工作狀態所需信號；天線狀態監測模塊，包括與射頻信號發生器連接的信號放大器，與信號放大器連接信號分離器，與信號分離器連接的交直流轉換電路，所述交直流轉換電路輸出端連接信號處理模塊；所述信號分離器另一端口連接控制鏈路天線。

優選的，所述控制鏈路天線可以是全向天線或全向天線陣。

優選的，所述信號處理模塊包括信號比較電路，及與信號比較電路輸出端連接的報警提示電路或電源保護開關。

優選的，所述信號處理模塊包括智能控制芯片及受其控制的報警提示電路或電源保護開關?。

優選的，所述信號分離器采用環形器。

優選的，所述信號比較電路一輸入端接入基準電壓信號，另一輸入端接入經處理后的天線反饋信號，輸出端連接智能控制芯片或報警提示電路或電源保護開關。

優選的，所述信號放大器包括依次連接的輸入級放大電路、驅動級放大電路、末級放大電路，所述輸入級放大電路、驅動級放大電路、末級放大電路均采用一功放芯片，并為功放芯片設置偏置電路及在功放芯片之間設置級間匹配電路。

優選的，所述交直流轉換電路采用二極管檢波電路；所述二極管檢波電路包括用于給檢波二極管加入正向直流偏置電壓使檢波二極管處于微導通狀態的直流電阻；信號分離器分離出來的反射信號作為檢波電路的輸入信號，經過檢波二極管后轉換成脈動直流，再通過與檢波二極管串聯的濾波電容、從檢波二極管負極連接到地的濾波電容，濾除脈動直流中的諧波成分，最后通過輸出電阻兩端輸出直流電壓。

本實用新型基于電磁理論原理提出了一種基于天線特性參數監測的異物檢測系統，該系統可工作于小范圍開放空間范圍內，如高功率磁共振無線電能傳輸環境，利用天線工作時的特性參數易受異物影響的特性，實現對突然闖入的金屬導體異物進行檢測，同時還能夠對具有肌肉組織的小動物等有生命物體進行檢測，保護生命，可避免諸如高功率無線電能傳輸環境下的安全隱患問題。

本實用新型所述異物檢測系統組成結構簡單，體積較小易于集成在應用環境中，價格成本相對低廉；且各個模塊實現電路相對簡潔、穩定，檢測效果好，維修維護方便。

附圖說明

圖1是本實用新型基于天線特性參數監測的異物檢測系統整體框架圖；

?圖2是本實用新型狀態監測模塊中的功率放大器系統框圖；