[發(fā)明專利]基于電磁超材料的高精度與大測(cè)量范圍的微波角位移傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711226966.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN108088483A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭俊峰;楊河林;金彥;葉輝;周超;劉玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢市工程科學(xué)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01D5/48
• 分類號(hào): G01D5/48
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰;李滿

本發(fā)明涉及一種基于電磁超材料的高精度與大測(cè)量范圍的微波角位移傳感器，它的圓形基底的底面刻蝕有互補(bǔ)型開縫金屬環(huán)，互補(bǔ)型開縫金屬環(huán)包括外圈金屬偏環(huán)、內(nèi)圈偏心圓形金屬片和金屬縫隙條，外圈金屬偏環(huán)和內(nèi)圈偏心圓形金屬片通過金屬縫隙條連接，下層傳輸接地板包括矩形基底，矩形基底的頂部刻蝕有金屬環(huán)形微帶線，在矩形基底中金屬環(huán)形微帶線的左右兩端刻蝕有電磁波信號(hào)輸入線和電磁波信號(hào)輸出線，矩形基底的整個(gè)底部刻蝕有矩形金屬接地層，金屬環(huán)形微帶線與互補(bǔ)型開縫金屬環(huán)之間的四個(gè)角設(shè)置有角墊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁超材料及微波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電磁超材料的高精度與大測(cè)量范圍的微波角位移傳感器。

背景技術(shù)

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其它所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制的要求。在工業(yè)檢測(cè)中經(jīng)常有很多非接觸的微小物理量的檢測(cè)，比如建筑結(jié)構(gòu)的微小形變，角度的傾斜等的檢測(cè)。這就需要設(shè)計(jì)一種非接觸的傳感器可以精準(zhǔn)的檢測(cè)這種微小的變化量，從而及時(shí)采取防護(hù)和改進(jìn)措施。

微波傳感器是利用微波特性來檢測(cè)一些物理量的器件。包括感應(yīng)物體的存在、運(yùn)動(dòng)速度、距離、角度等的變化。目前傳統(tǒng)的接觸式位移傳感器主要采用電阻應(yīng)變式，通過電位器元件將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻、電壓或電流輸出。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作。但是這種傳感器存在體積大、接觸磨損大、輸出信號(hào)較弱、測(cè)量靈敏度低等缺點(diǎn)，而且其對(duì)于大應(yīng)變有較大的非線性從而影響傳感器的測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種基于電磁超材料的高精度與大測(cè)量范圍的微波角位移傳感器，本發(fā)明角位移傳感器構(gòu)造體積小，與被測(cè)量物不直接接觸，圓形基底材料上對(duì)應(yīng)的開縫金屬環(huán)狀能夠很好地提高角位移傳感器的靈敏度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開的一種基于電磁超材料的高精度與大測(cè)量范圍的微波角位移傳感器，它包括上層超介質(zhì)板和下層傳輸接地板，所述上層超介質(zhì)板包括圓形基底，所述圓形基底的底面刻蝕有互補(bǔ)型開縫金屬環(huán)，所述互補(bǔ)型開縫金屬環(huán)包括外圈金屬偏環(huán)、內(nèi)圈偏心圓形金屬片和金屬縫隙條，所述外圈金屬偏環(huán)和內(nèi)圈偏心圓形金屬片通過金屬縫隙條連接，所述下層傳輸接地板包括矩形基底，所述矩形基底的頂部刻蝕有金屬環(huán)形微帶線，所述在矩形基底中金屬環(huán)形微帶線的左右兩端刻蝕有電磁波信號(hào)輸入線和電磁波信號(hào)輸出線，所述矩形基底的整個(gè)底部刻蝕有矩形金屬接地層，所述上層超介質(zhì)板底面與矩形基底的頂面之間設(shè)置有角墊，使金屬環(huán)形微帶線與互補(bǔ)型開縫金屬環(huán)之間形成空氣間隙。

本發(fā)明的微波角位移傳感器不完全由金屬制作因此重量輕、體積小，基底材料上的開縫環(huán)形結(jié)構(gòu)與底層環(huán)形微帶線的相互作用變化直接由頻率的線性移動(dòng)來顯示使其能感應(yīng)微小的角位移變化。另外，本發(fā)明角位移傳感器構(gòu)造體積小，與被測(cè)量物不直接接觸，圓形基底材料上對(duì)應(yīng)的開縫金屬環(huán)狀能夠很好地提高角位移傳感器的靈敏度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中上層超介質(zhì)板的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中下層傳輸接地板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1—上層超介質(zhì)板、1.1—圓形基底、1.2—互補(bǔ)型開縫金屬環(huán)、1.3—外圈金屬偏環(huán)、1.4—內(nèi)圈偏心圓形金屬片、1.5—金屬縫隙條、2—下層傳輸接地板、2.1—矩形基底、2.2—金屬環(huán)形微帶線、2.3—電磁波信號(hào)輸入線、2.4—電磁波信號(hào)輸出線、2.5—矩形金屬接地層、3—角墊

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：