基于无源无线传感器的10kV高压室测温方案研究

近年来由触头温度异常引起的10kV开关柜事故屡见不鲜,严重影响了其安全效益和运行质量。研究从10kV高压室中开关柜运行现状出发,设计一种基于无线测温实时温度在线查看系统。将无源无线测温装置安装在电缆头上,在所需监测的高压室内安装一个信号接收器。由分布在不同发热点的无源无线传感器采集电缆表面温度,经接收器汇总、传输、处理并转化,借助流量卡发送至终端显示,从而为配电运维管控提供有效参考依据。

声表面波无源无线传感器研究

本文阐述了声表面波无源无线传感器的分类、原理和特点,详细介绍了声表面波无源无线传感器的发展历史、成功应用实例和国内外研究现状,分析了该传感器与其它传感器相比的优势和存在的不足之处,展望了研究的学术意义和潜在的应用前景。

基于时分多址的无源无线传感器网络多跳路由算法技术研究

无源无线传感器网络中选择多跳路由进行数据传输时,很容易出现传感器节点选择不合理引发的过载现象,严重时会导致网络瘫痪,这对网络传输性能会产生很不利影响。本文对这种问题产生原因进行分析,而引入时分多址技术,并结合网络拓扑特征,提出一种通过合理分配超帧时隙和选择中继节点的多跳路由算法。在无源无线传感器网络中部署多节点进行多跳路由传输测试,验证了该多跳路由算法的可行性。

无源无线应变传感器中压电材料接触力学模型研究

针对现有无源无线传感器存在稳定性差,抗干扰能力不强,传输距离过短的问题,提出一种新型无源无线应变传感器。该传感器由两个线圈和一个体声波传感器组成,体声波传感器包括传力结构和石英晶片,其可将被测表面的应变转化为可检测的石英谐振频率偏移。首先,建立了半椭圆接触模型,研究接触力、激励电压、接触元件形状对石英的影响,以提高传感器性能;其次,设计了石英加载装置,实现石英表面微力加载研究;最后,搭建了无源无线应变传感系统,传输距离可达5 cm,分辨率约为4.2 Hz/με,应变测量范围为600με,重复性实验显示RSD为5.47%。实验结果表明,该传感系统具有良好性能,在未来将与无人机结合为大型结构应变测量提供有效的解决方案。

无线无源力/热传感器与测试技术研究现状

针对力热传感器多数采用有线有源的技术方案,难以适用于高温、高压、强振以及机械动力旋转部件等环境下的力热参数原位测试问题,阐述了进行无线无源传感器件研究的重要意义,并对声表面波(surface acoustic wave,简称SAW)传感器、LC谐振互感耦合传感器以及超材料传感器等3类无线无源力热传感器进行了总结及现状分析。首先,描述了无线无源力热传感器的需求情况;其次,介绍了3类传感器的工作原理、传感性能及其在独特场景下的具体应用;最后,讨论了无线无源传感器发展过程中的瓶颈问题,指出了未来可能改善和提升的发展方向。

低压600 V系统中无源无线多功能传感器的设计与实现

该文介绍一种应用于低压600 V系统的无源无线多功能传感器。该传感器能够在线监测电缆的带电状态、电流值和温度值,并通过无线通信上传至采集装置,实现无线电流及温度的监测和分析,捕捉设备运行异常状态。该传感器无需任何外部电源供电,只需要将被测电流线穿入传感器的穿线孔中,通过电缆周围感应电磁能量供电,适用于高电压、大电流、强磁场的特殊环境,保证监测数据的准确性。

基于LC谐振的无线无源应变传感器研究

研究一种平面螺旋电感和叉指电容并联结构的LC谐振无线无源应变传感器,利用LC谐振回路的谐振频率对不同应变的响应来表征传感器的应变特性,采用电感耦合的方式来实现无线检测。结果显示LC应变传感器的谐振频率随外加张应变增加而降低,沿电容电极长度方向谐振频率变化对应变的响应灵敏度约为0.3 kHz/με,垂直于电容电极长度方向约为0.2 kHz/με。

声表面波谐振器型无源无线温度传感器

介绍了一种新型的单端口声表面波谐振器构成的无源无线温度传感器。分析了间歇正弦信号无线激励的单端口声表面波谐振器的响应特性。该响应为幅度衰减的振荡信号 ,振荡的中心频率为声表面波器件固有频率。设计并构造了高效、快速、较远距离自动无线遥测温度的实验系统 。

基于声表面波延迟线和谐振器的无源无线阵列传感器

本文介绍了延迟线型无源无线声表面波传感器的结构、传感器系统的组成、工作原理和传输特性。在分析延迟线型无源无线声表面波传感器缺点的基础上,提出了一种全新的谐振延迟型无源无线声表面波传感器的模型,并用延迟线和谐振器构造了这种传感器。它既有谐振型传感器传感距离远的优点,又有延迟线型传感器容易编码的优势。本文还分析了该传感器的信号响应特性和传感器系统的构造。

基于LTCC的无线无源压力传感器的研究

设计了一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)的无线无源压力传感器,利用传感器谐振频率对不同应变的响应来表征传感器的应变特性,采用互感耦合的方式对传感器的谐振频率进行读取。搭建了压力测试平台,通过对天线特征参数的测试获取传感器的谐振频率,测试结果表明,基于LTCC的无线无源压力传感器的谐振频率随外界压力的增大而减小,谐振频率随压力的变化近似于线性变化,灵敏度约为543.12 kHz/bar。

一种LC谐振无线无源温度传感器的研究

无线无源传感器在工业领域具有重要的应用。设计了一种基于高介电常数陶瓷基板的无线无源LC谐振温度传感器,采用电感耦合的方式无线测试了传感器在不同温度下的特性。测试结果表明所制作的无线无源温度传感器谐振频率为1.2 MHz,随着温度的升高其谐振频率线性降低,灵敏度为2.3 kHz/℃。制作的器件实现了非接触式的温度测量,可以在比较恶劣的环境下使用。

时域加窗技术改进无源无线SAW传感器测试研究

无源无线声表面波(SAW)传感器能工作在十分恶劣的环境中监控温度、应变、扭矩等因素的变化。利用无线测试传感器的群时延特性能方便地获得SAW传感器的谐振频率。但在一些复杂的环境中无线测试时会遇到环境反射的问题,此时测试的群时延曲线会产生畸变,不利于提取SAW传感器的谐振频率。利用测试群时延特性的方法搭建了测试系统,对测试结果使用了时域加窗技术。结果表明:时域加窗技术能够有效抑制环境反射对群时延的影响,这对于提高无源无线SAW传感器实际应用中的信噪比具有重要的意义。

耦合系数对无线无源传感器信号读取的影响

研究了耦合系数对无线无源传感器信号读取的影响。通过建立无线无源LC传感器的集总电路耦合模型,对其进行理论分析,推导出了天线端阻抗参数的理论表达式,结合MATLAB软件仿真,从理论上得出,通过天线端阻抗参数提取出来的传感器谐振频率变化量受耦合系数的影响,并得到实验验证。理论分析和实验测试表明,在进行无线无源传感器耦合系统设计时,应选取合适的耦合系数,来提高测量灵敏度。

基于高温烧结氧化铝陶瓷的无线无源温度传感器

通过高温烧结技术获得了总体尺寸为28 mm×28 mm×0.47 mm的氧化铝陶瓷基板,结合厚膜技术在该基板上印刷无源LC串联谐振电路,设计并制备了一种基于氧化铝陶瓷的无线无源温度传感器。在18℃~300℃的温度范围内实现了传感器的无线测试,测试结果表明该温度传感器呈现出了良好的线性特征,线性范围大且非线性误差小,其谐振频率对温度的灵敏度约为2.75 kHz/℃,可应用于高温恶劣环境下的温度检测。

基于声表面波谐振器和延迟线的编码型无源无线阵列传感器

提出了一种新型延迟编码式谐振声表面波无源无线传感系统。该传感单元由单端口谐振器和延迟线组成 ,激励信号采用间歇正弦脉冲串信号。响应为一变化的振荡波形 ,该信号的频率与声表面波器件固有频率相等。该传感阵列系统利用不同延迟线构成编码器不仅有谐振式无源无线传感器距离远的优点 ,而且 ,还具有延迟型大规模编码的优势。该方法提高了传感系统遥感测量的距离、灵敏度和信噪比 。

RFID无源无线温度传感器与空心电抗器的融合设计与试验

空心电抗器的内部温度一直缺乏有效的监测手段。在其内部安装无源无线温度传感器可以有效解决空心电抗器内部温度监测问题。文中将RFID无源无线温度传感器安装在空心电抗器内部,对信号屏蔽,绝缘,涡流温升,电磁干扰等融合问题进行了全面的仿真、计算和实验研究,结果表明:RFID无源无线温度传感器可以克服空心电抗器屏蔽,实现正常通信;空心电抗器绝缘裕度足够,通过了雷电冲击耐受试验和匝间过电压试验考核;在温升试验中,改进后的传感器涡流温升很小,不影响对空心电抗器温度的测量;RFID无源无线温度传感器温度测量值与空心电抗器本体温度接近。空心电抗器不产生高频电磁场干扰,不影响传感器正常工作。综上所述,在空心电抗器内部安装RFID无源无线温度传感器可以有效地监测其内部温度。

无线无源谐振式传感器读取单元的设计与研究

基于LC谐振传感器的互感耦合原理,研究并设计了一种基于ASIC的专用模拟集成电路测试模块的新颖读取单元。论述了无线无源LC谐振传感部分频率读取方法的理论模型,介绍了利用该模块产生扫频信号的电路结构,并详细阐述了数字化存储与PC后处理结合的测试方法。实验结果表明,传感器与读取天线的耦合距离为2.5 cm时,在0~0.3 MPa的压力范围内,使用该读取单元测得的传感器谐振频率与阻抗分析仪读取的数据表现出良好的一致性,最大相对误差为5.36%。该读取单元为无线无源LC谐振传感器应用于实验室以外的实际工程环境提供了可能。

基于等效局域表面等离激元的无源无线温度传感器

温度是电力系统中设备运行状态的关键参数,高压变电器、电缆接头等电力设备故障的发生常伴随着温度异常升高。对电力设备的温度进行无线实时监测,可以快速发现温度异常变化,有效防止事故发生。无源无线传感器不采用电池供电,有利于降低成本和提高系统的鲁棒性和稳定性。基于等效局域表面等离激元(ELSPs)的无源无线温度传感器,对环境温度变化敏感,可实现对温度变化的实时监测。仿真结果表明:该无源无线温度传感器可有效感知温度变化,保障电力系统安全运行。

MEMS无线无源电容压力传感器结构设计及制备

摘要：设计了一种无线无源电容压力传感器。传感器采用MEMS工艺由硅-玻璃浆料-硅键合而成，独特的三层结构设计用以实现高温环境下的测量。应用有限元分析软件对传感器结构进行了仿真分析，并详细介绍了其加工工艺；引进了一种新型的非接触无源测量技术，用于检测传感器压敏电容极板间距的变化。测试结果表明，传感器可以实现外界压力信号与谐振频率信号之间的转化，传感器在0～200kPa压力下，谐振频率随压力变化近似成线性关系且谐振频率随压力的增大逐渐减小，灵敏度约为10．6kHz／kPa。

一种基于超高频RFID的无线无源压力传感器

电力设备在长期运行中,受环境影响,可能会发生失压、形变现象。针对这种现象,设计了一种基于UHF RFID的无线无源压力传感器,能够在不接触电力设备的情况下获得设备的表面压力信息。基于UHF RFID的压力传感器标签主要由阻抗自适应RFID芯片、UHF频段RFID偶极子天线、金属极板和支撑弹簧构成。电力设备的形变会导致安装在设备上的金属极板与偶极子天线的相对位置变化,导致RFID天线的阻抗变化,RFID芯片内部会通过自动调节输入阻抗电容以匹配RFID天线阻抗的变换。通过检测RFID芯片内部匹配阻抗的电容值,可以推出电力设备的形变情况,形成一一对应的关系,从而实现无线无源压力传感功能。