[發(fā)明專利]一種基于機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)的無源無線溫度傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010985002.6
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112097938B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏紅彥;呂忠全;馬培
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01K7/00
• 分類號: G01K7/00;G01K7/34
• 代理公司: 北京中知法苑知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

1.一種基于機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)的無源無線溫度傳感器，其特征在于，所述溫度傳感器包括：基板、以及設(shè)置在所述基板上的至少一個(gè)溫度感應(yīng)單元與應(yīng)變感應(yīng)單元，所述應(yīng)變感應(yīng)單元包括機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)、LC諧振回路以及多個(gè)絕緣支撐件；其中，

所述機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)與所述至少一個(gè)溫度感應(yīng)單元連接，以接收所述溫度感應(yīng)單元因溫度變化所產(chǎn)生的單一方向的應(yīng)變，并將所述單一方向的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為多方向的應(yīng)變；

所述LC諧振回路通過所述多個(gè)絕緣支撐件與所述機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)連接，以在所述多方向的應(yīng)變下產(chǎn)生諧振頻率的變化，以通過互感耦合的方式非接觸測量所述諧振頻率，實(shí)現(xiàn)對溫度的測量；其中，

所述機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)包括：

第一超材料框架，所述第一超材料框架圍設(shè)在所述LC諧振回路外側(cè)，且所述第一超材料框架通過所述多個(gè)絕緣支撐件與所述LC諧振回路連接；

至少一個(gè)第二超材料框架，所述第二超材料框架自所述第一超材料框架向?qū)?yīng)的所述溫度感應(yīng)單元延伸并與該溫度感應(yīng)單元相連；

所述第一超材料框架包括第一變形部和第一連接部，所述第二超材料框架包括第二變形部和第二連接部；其中，

所述第一變形部與所述第一連接部相連，并與所述LC諧振回路連接；

所述第二變形部與所述第二連接部相連，并與對應(yīng)的所述溫度感應(yīng)單元相連，所述第二連接部還與所述第一變形部相連；

在沿所述第一變形部的長度方向上，所述第一變形部與所述LC諧振回路之間的距離先增大后減小；以及，

在沿所述第二變形部的長度方向上，所述第二變形部與所述LC諧振回路之間的距離先減小后增大；

所述第一變形部和所述第二變形部均呈折線狀，且所述第一變形部和所述第二變形部的折線尖端相對設(shè)置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述LC諧振回路包括第一電容極板、多個(gè)第二電容極板和多個(gè)感應(yīng)電感；其中，

所述第一電容極板設(shè)置在所述基板上，所述多個(gè)第二電容極板懸空設(shè)置在所述第一電容極板上方，所述多個(gè)第二電容極板與所述多個(gè)感應(yīng)電感形成閉合環(huán)路；并且，

每個(gè)所述第二電容極板通過對應(yīng)的所述絕緣支撐件與所述機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述溫度傳感器包括多個(gè)溫度感應(yīng)單元；其中，

所述多個(gè)溫度感應(yīng)單元分布在所述機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)的不同側(cè)，并且，每個(gè)所述溫度感應(yīng)單元均與所述機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度傳感器，其特征在于，在所述機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)包括第一超材料框架和第二超材料框架時(shí)，所述機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)第二超材料框架，所述溫度傳感器包括兩個(gè)溫度感應(yīng)單元；其中，

所述兩個(gè)第二超材料框架對稱分布在所述LC諧振回路的兩側(cè)，所述兩個(gè)溫度感應(yīng)單元對稱分布在所述機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，每個(gè)所述溫度感應(yīng)單元均與對應(yīng)的所述第二超材料框架相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度傳感器，其特征在于，所述溫度感應(yīng)單元包括熱驅(qū)動梁、絕緣驅(qū)動件以及錨點(diǎn)組；其中，

所述錨點(diǎn)組固定設(shè)置在所述基板上；

所述熱驅(qū)動梁的邊緣區(qū)域與所述錨點(diǎn)組連接，以使得所述熱驅(qū)動梁懸空設(shè)置在所述基板上；

所述絕緣驅(qū)動件的第一端與所述熱驅(qū)動梁的中央?yún)^(qū)域相連，所述絕緣驅(qū)動件的第二端與所述機(jī)械超材料結(jié)構(gòu)相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫度傳感器，其特征在于，所述熱驅(qū)動梁包括相對間隔設(shè)置的第一子熱驅(qū)動梁和第二子熱驅(qū)動梁，所述溫度感應(yīng)單元還包括連接件；其中，

所述第一子熱驅(qū)動梁和所述第二子熱驅(qū)動梁的第一端分別與所述錨點(diǎn)組連接；

所述連接件分別與所述第一子熱驅(qū)動梁、所述第二子熱驅(qū)動梁的第二端相連，并且，所述連接件還與所述絕緣驅(qū)動件的第一端相連。