阅读说明：本技术 一种用于高温测量的介质谐振器型温度传感器 (Dielectric resonator type temperature sensor for high-temperature measurement ) 是由 于仕辉 娄文涛 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于高温测量的介质谐振器型温度传感器,包括圆柱形介质谐振器和缝隙天线,介质谐振器的上、下表面设置有金属贴片；金属贴片上开出矩形缝隙天线。本发明采用介质谐振器作为敏感元件的方式,品质因数大、平面性好、测量温度范围较高。将缝隙天线与介质谐振器相集成,灵敏度高、节省体积、耦合性增强。本发明的温度传感器结构简单,易于加工。(The invention discloses a dielectric resonator type temperature sensor for high-temperature measurement, which comprises a cylindrical dielectric resonator and a slot antenna, wherein metal patches are arranged on the upper surface and the lower surface of the dielectric resonator; the metal patch is provided with a rectangular slot antenna. The invention adopts the dielectric resonator as a sensitive element, and has the advantages of large quality factor, good planarity and higher measurement temperature range. The slot antenna is integrated with the dielectric resonator, so that the sensitivity is high, the volume is saved, and the coupling is enhanced. The temperature sensor has a simple structure and is easy to process.)

一种用于高温测量的介质谐振器型温度传感器

技术领域

本发明涉及一种温度传感器，特别涉及一种新型介质谐振器型温度传感器。

背景技术

随着科技的发展进步，在工业生产、武器弹药、航空航天等各个领域，对温度参数的监控和测量需求日益增加，尤其是长时间高温恶劣环境中温度参数的获取更是亟待解决的问题。目前的温度传感器主要分为有源有线和无源无线传感器两种，其中有源有线传感器由于电源和引线的存在使传感器整体的体积变大，不能够高度集成在一起，在狭小的空间内无法安装使用，同时存在生产成本高和定期更换电源造成的人力物力资源浪费的问题；而无线无源传感器则具有明显的优势，体积小、易于集成、不需要更换电源，具有非常明朗的研究前景。

目前常见的无线无源式高温传感器件主要包括电容-电感(LC)谐振式、声表面波(SAW)型和微波散射谐振(Backscattering)型；LC谐振式传感结构简单、可靠，其缺点是品质因子较低、测试距离近、耦合电场容易受到金属辐射的干扰等；SAW型高温传感结构的缺点是压电材料存在着居里温度，限制了最高测试温度。而微波散射式传感器，则克服了以上两种类型传感器的缺点，具有测试温度较高、品质因子大、测试距离较远的优点。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于高温测量的介质谐振器型温度传感器，解决现有技术中普通的温度传感器制作复杂、尺寸较大、不易集成、测量温度较低的问题。

本发明的技术方案为：

一种用于高温测量的介质谐振器型温度传感器，包括圆柱形介质谐振器和缝隙天线，介质谐振器的上、下表面设置有金属贴片；金属贴片上开出矩形缝隙天线。

所述金属贴片为铜或银。

所述介质谐振器为耐高温氧化铝材料，其介电常数为9.8，损耗为10^-4。

所述矩形缝隙天线4的长×宽＝20mm×1mm，距离贴片中心线4mm，且关于贴片中心左右对称。

所述介质基板的直径×直径×高＝25.6×25.6×5mm。

所述上、下表面金属贴片的直径×直径＝25.6×25.6mm。

本发明有益效果：

1.本发明采用介质谐振器作为敏感元件的方式，品质因数大、平面性好、测量温度范围较高。

2.本发明将缝隙天线与介质谐振器相集成，灵敏度高、节省体积、耦合性增强。

3.本发明的温度传感器结构简单，易于加工。

附图说明

图1为本发明的介质谐振器型温度传感器的结构示意图；

图2为实施例中介质谐振器型温度传感器经过HFSS仿真的频率响应曲线；

图3为实施例中介质谐振器型温度传感器拟合的介电常数-频率关系曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例，进行进一步的详细说明。

本发明的介质谐振器型温度传感器的结构如图1所示，采用常规制备方法及常规原材料进行制备。

介质谐振器是由耐高温氧化铝制成的圆柱形介质谐振器1，介质谐振器1的上、下表面设置有金属贴片2、3；

所述介质谐振器1的直径×直径×高＝25.6×25.6×5mm，采用的材料为耐高温氧化铝，其介电常数为9.8，损耗为10^-4。

金属贴片采用铜片，金属贴片2、3的直径×直径＝25.6×25.6mm，其中金属贴片2上开出矩形缝隙天线4。

矩形缝隙天线4的长×宽＝20mm×1mm，距离贴片中心线4mm，且关于贴片中心左右对称。

图2是本实施例中介质谐振器型温度传感器仿真的频率响应曲线。图中包含6条曲线S₁₁，曲线S₁₁是反射特性曲线。由反射曲线图可知，随着介电常数的增大(9.8-10.8)，介质谐振器的谐振频率逐渐减小(2.33GHz-2.20GHz)。

图3是本实施例中介质谐振器型温度传感器拟合的介电常数-频率曲线。由介电常数-频率曲线图可知，随着介电常数的增大(9.8-10.8)，介质谐振器的谐振频率逐渐减小(2.33GHz-2.20GHz)，呈现线性关系，又因为温度与介电常数也存在线性关系，故此传感器可用于温度的测量。

本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。