本發(fā)明屬于水膜厚度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水膜厚度傳感器。

背景技術(shù)：

路面積水是生活很常見(jiàn)的現(xiàn)象，不管是人行道路還是機(jī)動(dòng)車道，不論城市道路還是鄉(xiāng)村道路，或者高速公路，雨天都不同程度會(huì)出現(xiàn)道路積水。道路積水不僅容易使路面、路基遭受破壞，更有安全隱患存在。人行道路雨天積水影響人們的行走方便，機(jī)動(dòng)車道對(duì)行車安全存在隱患，特別是高速公路路面積水嚴(yán)重威脅行車安全，所以實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量道路路面積水的水膜厚度，并上報(bào)至監(jiān)控中心或者指揮部，對(duì)于管理人員決策具有重要的意義。

現(xiàn)今常用的積水測(cè)量一般是由人工現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、讀數(shù)、上報(bào)或者利用光學(xué)、電學(xué)傳感器輸出信號(hào)等方法。人工檢測(cè)存在誤差大，容易漏檢、實(shí)時(shí)性差、主觀因素影響較大等問(wèn)題；光學(xué)、電學(xué)傳感器亦存在使用與維護(hù)不便利、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行容易老化失準(zhǔn)、容易受外部表面塵土積累無(wú)法測(cè)量等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種水膜厚度傳感器，具有檢測(cè)精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種氣候環(huán)境，且適合長(zhǎng)年運(yùn)行、不用表面維護(hù)，便于集成至多種氣象設(shè)備。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種水膜厚度傳感器，包括：電路板以及設(shè)置在電路板上的微波天線、電子器件和排針；

電子器件能夠產(chǎn)生第一信號(hào)和第二信號(hào)，將第一信號(hào)經(jīng)微波天線發(fā)射并接收其回波，以及將第二信號(hào)和回波進(jìn)行調(diào)理后經(jīng)排針輸出至外部系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，電子器件包括：微波發(fā)生模塊、功率分配模塊、收發(fā)模塊、功率相位檢測(cè)模塊以及輸入輸出保護(hù)模塊；

微波發(fā)生模塊將微波信號(hào)傳輸至功率分配模塊，功率分配模塊將微波信號(hào)分為第一信號(hào)和第二信號(hào)；收發(fā)模塊能夠?qū)⒌谝恍盘?hào)通過(guò)微波天線發(fā)射出并將其接收到的第一信號(hào)的回波傳輸至功率相位檢測(cè)模塊；功率相位檢測(cè)模塊能夠?qū)⒌诙盘?hào)和回波通過(guò)輸入輸出保護(hù)模塊傳輸至外部系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，電路板上還設(shè)置有屏蔽罩，電子器件設(shè)置于屏蔽罩中。

進(jìn)一步地，還包括功率放大模塊，功率放大模塊連接在收發(fā)模塊和微波天線之間。

進(jìn)一步地，輸入輸出保護(hù)模塊具有靜電保護(hù)電路和電壓限制電路。

進(jìn)一步地，還包括溫度自動(dòng)補(bǔ)償電路，溫度自動(dòng)補(bǔ)償電路的輸出端分別連接微波發(fā)生模塊、功率分配模塊、收發(fā)模塊和功率相位檢測(cè)模塊從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度補(bǔ)償。

進(jìn)一步地，微波發(fā)生模塊為壓控振蕩器芯片。

進(jìn)一步地，微波天線為采用光刻腐蝕碳?xì)浠衔锾沾苫逯瞥傻木匦螤钗炀€。

進(jìn)一步地，微波天線具有一用于電路板饋電的窗口。

進(jìn)一步地，排針的間距為2.54mm。

本發(fā)明達(dá)到的有益效果：

1.準(zhǔn)確的測(cè)量覆蓋于路面的水膜厚度，測(cè)量量程達(dá)到0～6mm，測(cè)量精度達(dá)到0.01mm。

2.采用標(biāo)準(zhǔn)2.54mm間距單排針座連接器，便于連接到外部印刷電路板。利用穩(wěn)壓直流5v供電，整個(gè)傳感器功耗在200mw以內(nèi)，輸出結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)的0～5v電壓，電子性能上便于集成至多種采集設(shè)備。

3.采用多種抗干擾器件，可以適用于各種惡劣氣候。采用自動(dòng)溫度自動(dòng)補(bǔ)償電路，不會(huì)因?yàn)橥饨绛h(huán)境溫度的變化而影響測(cè)量結(jié)果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示實(shí)施例的電路連接圖。

附圖標(biāo)記：

1傳遞介質(zhì)；2微波天線；3電路板；4電子器件；5屏蔽罩；6排針；7待測(cè)水膜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1和2所示，微波測(cè)路面水膜厚度傳感器主要由高頻電路板3、覆蓋在其上表面的微波天線2、焊接在其下表面的各類電子器件4、固定于其下表面的金屬電磁屏蔽罩5以及用于連接到外部集成系統(tǒng)的2.54mm間距排針6組成。電子器件4包括：型號(hào)為mgm的微波發(fā)生模塊、型號(hào)為pdm的功率分配模塊、型號(hào)為rem的收發(fā)模塊、型號(hào)為ppdm的功率相位檢測(cè)模塊以及型號(hào)為iopm的輸入輸出保護(hù)模塊。

以下通過(guò)微波傳遞介質(zhì)1和待測(cè)水膜7示意水膜厚度測(cè)量的具體實(shí)現(xiàn)方式：

電子器件4發(fā)生的高頻微波信號(hào)（分米波波段），經(jīng)過(guò)電路板3走線傳遞到微波天線2，然后由其發(fā)射微波經(jīng)過(guò)傳遞介質(zhì)1，到達(dá)待測(cè)水膜7。微波經(jīng)過(guò)待測(cè)水膜7之后，一部分被吸收，一部分被反射回傳遞介質(zhì)1，穿透后又被微波天線2接收。反射回來(lái)的微波再經(jīng)過(guò)電路板3到電子器件4處理后，輸出水膜厚度的電壓信號(hào)到排針6。上述測(cè)量過(guò)程無(wú)需外部cpu控制，可以自動(dòng)循環(huán)、連續(xù)執(zhí)行，外部集成系統(tǒng)只需連續(xù)實(shí)時(shí)采集即可。

電路板3上還設(shè)置有溫度自動(dòng)補(bǔ)償電路，溫度自動(dòng)補(bǔ)償電路的輸出端分別連接微波發(fā)生模塊、功率分配模塊、收發(fā)模塊和功率相位檢測(cè)模塊從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度補(bǔ)償。

所述微波天線2是在高介電常數(shù)的碳?xì)浠衔锾沾苫迳?，用光刻腐蝕的方法，做出的一塊矩形狀的微帶天線，同時(shí)微波天線2上刻出一個(gè)小的窗口，用于從電路板3饋電。

所述金屬電磁屏蔽罩5可以防止內(nèi)部電磁場(chǎng)微波信號(hào)輻射到下表面，以避免影響外部集成系統(tǒng)的運(yùn)行。同時(shí)可以防止外部電磁場(chǎng)干擾信號(hào)進(jìn)入本微波傳感器，避免測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)或者導(dǎo)致傳感器工作異常。

所述排針6內(nèi)部連接的電子器件4中的輸入輸出保護(hù)模塊具有靜電保護(hù)電路以及電壓限制電路，即使外部接口有異常電壓輸入或者用戶異常操作，均可最大限度的保護(hù)本傳感器，防止永久損壞。

由內(nèi)部的獨(dú)立壓控振蕩器芯片產(chǎn)生微波頻段的電信號(hào)，實(shí)測(cè)大約為-30db功率。此信號(hào)進(jìn)入到功率分配模塊后分成兩路信號(hào)：一路進(jìn)入收發(fā)模塊，經(jīng)過(guò)功率放大模塊濾波放大后傳遞至微波天線進(jìn)行微波發(fā)射，發(fā)射出去的微波回波經(jīng)過(guò)天線接收返回進(jìn)入到功率相位檢測(cè)模塊，此返回微波功率為-45db～-55db；另一路直接進(jìn)入功率相位檢測(cè)模塊，此路微波功率約為-50db。上述兩個(gè)微波信號(hào)經(jīng)過(guò)檢測(cè)模塊之后進(jìn)入輸入輸出保護(hù)模塊，然后輸出至外部集成系統(tǒng)，傳感器將輸出標(biāo)準(zhǔn)0～5v模擬電壓信號(hào)，此信號(hào)可以完全兼容至各種采集設(shè)備、儀器儀表、集成系統(tǒng)等。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種水膜厚度傳感器，包括：電路板以及設(shè)置在所述電路板上的微波天線、電子器件和排針；所述電子器件能夠產(chǎn)生第一信號(hào)和第二信號(hào)，將所述第一信號(hào)經(jīng)所述微波天線發(fā)射并接收其回波，以及將所述第二信號(hào)和所述回波進(jìn)行調(diào)理后經(jīng)所述排針輸出至外部系統(tǒng)。本發(fā)明具有的有益效果：具有檢測(cè)精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種氣候環(huán)境，且適合長(zhǎng)年運(yùn)行、不用表面維護(hù)，便于集成至多種氣象設(shè)備。

技術(shù)研發(fā)人員：李偉;蔡建浩;李海群;張亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州曼德克光電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.28
技術(shù)公布日：2017.08.22