本發(fā)明涉及一種無源無線濕度傳感器，特別涉及一種基于雷達(dá)散射截面探測(cè)的無源無線濕度傳感器。

背景技術(shù)：

無源無線濕度傳感器相對(duì)傳統(tǒng)傳感器，具有無須電氣連接和電源供電、使用壽命長(zhǎng)久的優(yōu)點(diǎn)，在復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與普及意義重大。

目前的無線無源濕度傳感器主要有以下兩種實(shí)現(xiàn)方式：一種是利用近磁場(chǎng)耦合來傳輸數(shù)據(jù)，該方式一般利用一個(gè)lc諧振電路，其濕度敏感電容隨濕度發(fā)生變化，從而改變其諧振頻率，通過磁場(chǎng)耦合，可以測(cè)得其諧振頻率的改變量，從而得到環(huán)境中的相對(duì)濕度。該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，但傳輸距離極短，通常在傳感器本身尺寸范圍內(nèi)，難以滿足實(shí)際需求。另一種是利用射頻天線來收發(fā)信息，其傳輸距離更遠(yuǎn)，但往往需要復(fù)雜的匹配網(wǎng)絡(luò)和處理電路，難以廣泛應(yīng)用。

上述兩種傳感器都有其各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用與推廣，因此有必要開發(fā)一種能夠綜合二者優(yōu)點(diǎn)的新型無線無源濕度傳感器，既有簡(jiǎn)單易用的優(yōu)點(diǎn)，又能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸與測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于雷達(dá)散射截面探測(cè)的無源無線濕度傳感器，既具有遠(yuǎn)距離探測(cè)傳輸?shù)哪芰?，又具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種基于雷達(dá)散射截面探測(cè)的無源無線濕度傳感器，包括介質(zhì)基板（3）以及折線形金屬諧振器，其中，折線形金屬諧振器印刷在介質(zhì)基板的表面，折線形金屬諧振器的表面還涂覆有一層濕度敏感材料。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述折線形金屬諧振器為一折線形的金屬層。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述折線形金屬諧振器的彎折次數(shù)由工作頻率確定。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，該濕度傳感器通過雷達(dá)散射截面探測(cè)的方式讀取數(shù)據(jù)，在諧振頻率下傳感器的雷達(dá)散射截面最大。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，該濕度傳感器通過一個(gè)讀數(shù)器來完成傳感器的濕度測(cè)量，所述讀數(shù)器包括一個(gè)用于發(fā)射和接收特定頻率電磁波的讀數(shù)天線。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：本發(fā)明提供了一種基于雷達(dá)散射截面探測(cè)的無源無線濕度傳感器，利用讀數(shù)天線可以遠(yuǎn)距離測(cè)量出其金屬諧振器的雷達(dá)散射截面，并讀出其諧振頻率，進(jìn)而測(cè)得環(huán)境濕度變化。本發(fā)明利用雷達(dá)散射截面變化來探測(cè)傳感數(shù)據(jù)，具有傳輸距離遠(yuǎn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，制作工藝成熟，易于應(yīng)用與推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的俯視圖；

圖3為本發(fā)明的工作原理圖；

圖4為本發(fā)明所述傳感器雷達(dá)散射截面隨頻率變化曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語）具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1和2所示，本發(fā)明一種基于雷達(dá)散射截面探測(cè)的無源無線濕度傳感器，包括介質(zhì)基板3、印刷在介質(zhì)基板3表面的折線形金屬諧振器2、以及涂覆于折線形金屬諧振器2表面的一層濕度敏感材料1。其中，所述折線形金屬諧振器2為一層折線形金屬圖案，其折疊次數(shù)可根據(jù)工作頻率決定。

本發(fā)明基于雷達(dá)散射截面探測(cè)的無源無線濕度傳感器，通過雷達(dá)散射截面探測(cè)的方式讀取數(shù)據(jù)，在諧振頻率下傳感器的雷達(dá)散射截面最大。該濕度傳感器其需要一個(gè)讀數(shù)器，能夠利用讀數(shù)天線發(fā)射并接受特定頻率的電磁波，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的雷達(dá)散射截面測(cè)量。

本發(fā)明的工作原理為，當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生變化時(shí)，濕敏材料的介電特性發(fā)生改變，從而引起折線形金屬諧振器的諧振頻率發(fā)生變化，進(jìn)而引起諧振器的雷達(dá)散射截面發(fā)生變化；

圖3為本發(fā)明所述傳感器的工作原理圖，圖4為本發(fā)明所述傳感器的雷達(dá)散射截面隨頻率變化曲線圖。利用讀數(shù)器可以遠(yuǎn)程測(cè)得傳感器散射的電磁波強(qiáng)度，從而計(jì)算其雷達(dá)散射截面，其中，當(dāng)讀數(shù)天線發(fā)射電磁波頻率等于折線形金屬諧振器的諧振頻率時(shí)，測(cè)得的雷達(dá)散射截面最大，從而可以根據(jù)雷達(dá)散射截面隨頻率變化曲線讀出諧振峰，進(jìn)而推算出環(huán)境濕度。

本發(fā)明基于雷達(dá)散射截面探測(cè)的無源無線濕度傳感器的使用方法為：

首先使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備對(duì)本發(fā)明基于雷達(dá)散射截面探測(cè)的無源無線濕度傳感器進(jìn)行標(biāo)定，確定該濕度傳感器的諧振峰與不同環(huán)境濕度值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。標(biāo)定完成后，當(dāng)該濕度傳感器工作時(shí)，只需對(duì)各個(gè)諧振峰的頻率值進(jìn)行讀取，再與標(biāo)定值進(jìn)行對(duì)比，即可得到待測(cè)環(huán)境濕度值的變化。

本發(fā)明提供了一種基于雷達(dá)散射截面探測(cè)的無源無線濕度傳感器，利用讀數(shù)天線可以遠(yuǎn)距離測(cè)量出其金屬諧振器的雷達(dá)散射截面，并讀出其諧振頻率，進(jìn)而測(cè)得環(huán)境濕度變化。該濕度傳感器無源無線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，易于應(yīng)用與推廣。

以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于雷達(dá)散射截面探測(cè)的無源無線濕度傳感器，包括介質(zhì)基板（3），印刷在基板表面的折線形金屬諧振器（2），以及涂覆于諧振器（2）表面的濕度敏感材料（1）。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生變化時(shí)，諧振器的諧振頻率發(fā)生劇烈變化，傳感器的雷達(dá)散射截面隨之發(fā)生改變。本發(fā)明利用雷達(dá)散射截面變化來探測(cè)傳感數(shù)據(jù)，具有傳輸距離遠(yuǎn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧文俊;王立峰;黃慶安
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.28
技術(shù)公布日：2017.09.01