射頻頻率感應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本射頻頻率感應(yīng)器發(fā)明公開了一種能夠在非可視非接觸情況下識別目標液體的感應(yīng)器。它由5cm*6cm覆銅板制作，取其中一面以研磨銅箔的方法制作微帶電路，通過控制微帶的長度及寬度使電路達到諧振狀態(tài)。電路為規(guī)則曲折型結(jié)構(gòu)。連接器置于電路兩端，和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接以顯示圖像數(shù)據(jù)。將目標物體置于感應(yīng)器上時，通過將分析儀所顯示的圖像，頻率及散射參數(shù)，與空載狀態(tài)作比較，從而識別目標液體。
【專利說明】射頻頻率感應(yīng)器
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明技術(shù)涉及對非可視性液體的無損檢測，能識別未知液體，用于安全檢測等領(lǐng)域.【背景技術(shù)】
[0002]今年來，隨著射頻感應(yīng)器技術(shù)在眾多領(lǐng)域的發(fā)展，其實用性已達到另人滿意的程度。射頻感應(yīng)器技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用于戰(zhàn)場偵察，環(huán)境檢測和工業(yè)控制等領(lǐng)域。尤其在單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別等技術(shù)上應(yīng)用廣泛。比較典型的應(yīng)用實例為:跟蹤馬拉松比賽運動員，自動征收公路通行稅。
[0003]通常，射頻感應(yīng)器主要可應(yīng)用于測量:線性及旋轉(zhuǎn)的位置，線性及旋轉(zhuǎn)的位移，線性及旋轉(zhuǎn)的速度，流體的流動，液位，流體黏性和流體污染等。
[0004]射頻技術(shù)的主要優(yōu)點為:
[0005]1.可在較高分辨率下應(yīng)用
[0006]2.有效工作溫度高達1000攝氏度
[0007]3.能量消耗低達幾毫瓦，適于無線技術(shù)的應(yīng)用
[0008]4.可在有色金屬，非有色金屬，混合材料，塑料，橡膠等多種材料上工作
[0009]5.與條碼磁條技術(shù)相比，無須直接接觸被檢測物體
[0010]射頻識別技術(shù)憑借上述優(yōu)點，使其具備了普通識別技術(shù)所不可比擬的優(yōu)勢。隨著近幾十年電子工業(yè)的發(fā)展，電子設(shè)備的集成化及小型化，射頻識別技術(shù)的高成本正在逐漸降低，而其市場價值已達100億美元。
[0011]目前射頻識別技術(shù)在我國仍需面臨的問題主要有:
[0012]1.成本2.應(yīng)用的多樣性3.沒有統(tǒng)一的標準

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]此項發(fā)明著力于使射頻識別技術(shù)在公共安全領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。本發(fā)明提供一種感應(yīng)器，可在非可視的情況下判斷出容器中的液體。
[0014]本發(fā)明解決技術(shù)問題使用的技術(shù)方案是:制作感應(yīng)器時，在選定矩形覆銅板上，利用研磨方法移除不需要的覆蓋銅箔來制作其微帶電路。微帶電路要求設(shè)計為集總電路模式，通過已知頻率和阻抗值計算帶長并將電路設(shè)計為曲折線結(jié)構(gòu)，使其成為諧振電路。在微帶的兩邊打孔并裝配連接器后，將感應(yīng)器與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)連接，檢測其在空載狀態(tài)下的諧振波形，諧振頻率，及其它散射參數(shù)(s-parameter)。最終以此為基準，當感應(yīng)器負載時，可根據(jù)諧振頻率及散射參數(shù)的變化對被測物體進行識別，達到無損檢測的目的。對被測物體的具體識別方法為:感應(yīng)器負載后諧振頻率及散射參數(shù)的圖像均會發(fā)生位移，而不同液體所呈現(xiàn)的位移變化也不相同，造成位移差異的主要原因為1.相對介電常數(shù)(relative permittivity ε J ,相對介電常數(shù)主要影響諧振頻率位移的差異。每種材料都有其獨立的相對介電常數(shù)，因此食用油造成的諧振頻率下降比水小，而水和鹽水造成的諧振頻率下降基本相同，這是對目標物進行識別的標準之一。2.影響插入損耗(insertionloss)的因素為:介質(zhì)損耗介電常數(shù)(dielectric loss permittivity ε2)，并由公式ε2=σ/ω Stl決定，其中σ為電導(dǎo)率，ω和ε ^為定值。不同材料擁有不同的電導(dǎo)值，且在純凈水中加入食鹽會使電導(dǎo)率增加，因此食用鹽水造成的插入損耗圖線位移大于純凈水。該因素可增強對不同材質(zhì)的識別，并可識別如加入食鹽的純凈水等在原材料上添加外界物質(zhì)的液體。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:可在非可視非接觸的條件下，對目標液體進行識別，此感應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施實例對本發(fā)明進一步說明。
[0017]圖1為經(jīng)研磨去掉多余銅鉬后的覆銅版基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
[0018]圖2為此感應(yīng)器上銅箔構(gòu)成的微帶電路的曲折形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為微帶曲折型結(jié)構(gòu)在曲折處的設(shè)計草圖。
[0020]圖4為覆銅板上微帶電路與連接器位置的分布示意圖。
[0021]圖5為射頻連接器的側(cè)剖面圖。
[0022]圖6為覆銅板上連接器連接處的位置示意圖。
[0023]圖7 為矢量網(wǎng)絡(luò)檢測儀上顯示的諧振電路頻率空載與負載標準波形示意圖。
[0024]圖8為矢量網(wǎng)絡(luò)檢測儀上顯示的此感應(yīng)器在空載狀態(tài)下的某一峰值下諧振頻率波形示意圖，和各散射參數(shù)數(shù)值。
[0025]圖中1.被保留銅箔，2.電介質(zhì)基板，3.覆銅板另一面銅鉬，4.銅箔構(gòu)成的微帶電路，5.電介質(zhì)基板，6.微帶電路，7.連接器在覆銅板上的嵌入位置，8.連接器支架，9.用于和電路相連的連接器插座，10.內(nèi)部絕緣體，11.和電路相連的連接器插座，12.連接器支架。
【具體實施方式】
[0026]下面參照附圖對本實施例的一個實例進行說明
[0027]本實施例中選用厚度為1.52mm的覆銅板，板上銅箔I厚度為18 μ m.為設(shè)計如圖2中所示結(jié)構(gòu)的微帶電路，首先需對微帶(4)長度及寬度進行計算.此實施例中，設(shè)計頻率為400MHz，阻抗為75' Ω的感應(yīng)器.通過微帶計算器計算，此感應(yīng)器所需微帶寬度w =
1.84mm，有效介電常數(shù)ε ε = 2.32
[0028]再根據(jù)公式:
[0029]fn = nc/2v eeff L
[0030]其中η = Ic = 3*108m/s ε e = 2.32 可得微帶長度為 L = 27.6cm
[0031]通過將圖4形式的藍圖輸入研磨機，可制作出所需感應(yīng)器.圖1為感應(yīng)器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，多余銅箔被研磨掉后，露出電介質(zhì)基板(2).[0032]圖2顯示微帶總長度L的分配，以及曲折處的長度計算方法.由于在曲折型結(jié)構(gòu)中兩條微帶的間隔為2倍的微帶寬度W， 因此將曲折處視為半徑為1，5倍寬度w的半圓計算周長.[0033]圖4中連接器在覆銅板上的嵌入位置(7)與微帶電路(4)相連，連接器嵌入位置
(7)由5個孔組成.圖5中連接器插座(9)插入圖6中(11)，其余4個孔(12)由連接器支架(8)插入.其中連接器插座(9)直接與微帶電路(4)連通，保證信號的傳輸.通過將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入端口與連接器支架(8)相連，可對感應(yīng)器諧振電路狀態(tài)進行分析.[0034]對目標物體進行檢測時，將容器置于微帶(4)上，但需注意不可覆蓋連接器(7).[0035]下面通過分析方法，進一步闡述感應(yīng)器對液體的識別.[0036]例:將感應(yīng)器與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀連接，感應(yīng)器空載狀態(tài)時，測得:諧振頻率f =419.75MHz，帶寬=2.055MHz，質(zhì)量因數(shù)=204.21V,
[0037]插入損耗IL = 26.26dB.[0038]容器中盛純凈水作為負載時測得:諧振頻率f = 355.12MHz，帶寬=2.778MHz，質(zhì)量因數(shù)=127.81V,
[0039]插入損耗IL = 36.0ldB.[0040]容器中盛食用油作為負載時測得:諧振頻率f = 403.01MHz，帶寬=3.279MHz，質(zhì)量因數(shù)=122.50V, [0041]插入損耗IL = 31.55dB.[0042]實驗結(jié)果表明，純凈水為負載時諧振頻率下降約64MHz，帶寬增長約0.72MHz，質(zhì)量因數(shù)下降約77V，插入損耗上升約IOdB.食用油為負載時諧振頻率下降約16.74MHz，帶寬增長約1.2MHz，質(zhì)量因數(shù)下降約82V，插入損耗上升5.29dB。
【權(quán)利要求】
1.一種工作在射頻頻率的感應(yīng)器，選取覆銅板的一面銅鉬制作諧振電路，在覆銅板上，連接器，微帶，連接器順序連接構(gòu)成感應(yīng)器.從側(cè)面角度，感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)組成為，銅鉬，不導(dǎo)電介質(zhì)，銅鉬.其特點是:感應(yīng)器通過連接器和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的傳輸線連接，被測液體裝在容器中置于感應(yīng)器的諧振電路上，其相關(guān)圖像及參數(shù)在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述感應(yīng)器，其特征為銅微帶所構(gòu)成的諧振電路設(shè)計為規(guī)則的曲折性結(jié)構(gòu)，電路兩端打孔穿過整個覆銅板，孔內(nèi)插入連接器。
【文檔編號】G01N27/00GK103884741SQ201310124099
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月11日
【發(fā)明者】閆瑋祎 申請人:閆瑋祎