一种融合无线RFID与微功耗MEMS传感器的电缆测温系统的制作方法

专利2026-02-09  21


本发明属于温度监测,具体涉及一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统。


背景技术:

1、随着电力系统的发展,电缆的安全运行变得尤为重要。电缆在长时间运行过程中可能会因过热而引发故障,甚至火灾事故,因此对电缆温度的实时监测成为了保障电力系统稳定性和安全性的重要环节。传统的电缆温度监测方法多依赖人工巡检或有线传感器,这些方法不仅成本高昂且难以实现实时监测。

2、近年来,随着无线射频识别(rfid)技术和微机电系统(mems)技术的发展,开发了一种新型的电缆测温系统,该系统能够实现对电缆温度的远程无接触监测,具有无需外部电源、安装简便、成本低廉等优点。然而,现有的电缆测温系统仍然存在一些技术挑战,尤其是在复杂恶劣环境下长期稳定工作的能力。

3、目前的电缆测温系统在实际应用中面临的最大技术问题是:如何在确保系统可靠性和精确度的同时,实现长距离无线通信和低功耗操作。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,不仅能够实现在复杂恶劣环境下的长期稳定工作,还能够通过优化的电路设计实现远距离无线通信和低功耗操作,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,所述系统包括:一个温度传感器,用于检测电缆的温度并将温度转换为电信号;一个射频前端,用于接收和发送射频信号,其中所述射频信号被转换为直流电压以供系统工作;一个数字基带处理器,用于处理接收到的信号;一个存储器模块和传输模块,用于存储温度数据及其他用户信息和用于与rfid阅读器进行无线数据交互;一个整流稳压电路,用于对电感耦合到的载波进行整流并稳压至5v直流电压;一个负载调制电路,用于根据传感器的频率信号控制mos管的通断,进而调制反射回主系统的载波幅值;一个施密特触发器配置的松弛振荡器,用于将传感器的电容值转换成频率信号;及一个模拟前端模块。

3、优选的,所述温度传感器模块包括:采样保持电路,用于稳定温度检测信号;比较器,用于比较采样信号与参考信号;saradc逻辑,用于将模拟信号转化为数字信号;dac,用于在数模转换过程中的电荷再分配。

4、优选的,所述温度传感器模块还包括:mosfet基温度敏感单元,用于检测温度变化引起的漏极电流变化;叉指电容,用于将温度变化转化为电容变化;硅油层,用于提高温度检测的灵敏度。

5、优选的,所述射频前端模块包括:整流器电路,用于将射频信号能量转换为直流电压;调制器,用于对信号进行调制;解调器,用于对接收的信号进行解调。

6、优选的,所述射频前端模块还包括:高效率整流器,用于提高整流效率并增大工作距离;门控时钟电路,用于降低动态功耗;超低功耗adc,用于提高模数转换的精度。

7、优选的,所述模拟前端模块包括:稳压器电路,用于提供稳定的直流电压;时钟发生器,用于提供时钟信号;复位电路,用于系统复位。

8、优选的,所述模拟前端模块还包括:负载调制电路,用于通过mos管的通断实现信号调制;线性稳压器,用于提供稳定电源。

9、优选的,所述系统还包括:c-f转换电路,用于将电容变化转换为频率信号;包络检波电路,用于恢复调制信号。

10、优选的,所述数字基带处理器还包括一个鉴频功能模块,用于从恢复的调制信号中提取温度数据。

11、优选的,所述系统还包括一个e类放大器,用于提高信号的驱动能力。

12、本发明的技术效果和优点:本发明提出的一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,与现有技术相比,具有以下优点:

13、本发明不仅能够实现在复杂恶劣环境下的长期稳定工作,还能够通过优化的电路设计实现远距离无线通信和低功耗操作。具体来说,通过采用高效的整流器技术和门控时钟技术,实现了系统的低功耗运行,保证了无源标签的有效工作距离;通过采用超低功耗(纳瓦级)高精度模数转换电路(adc)技术,提高了系统的温度检测精度;通过优化的传感器接口电路设计,实现了温度信号的准确转换与传输。综上所述,本发明能够显著提高电缆测温系统的可靠性和精确度,同时降低功耗,延长工作距离,满足实际应用的需求。



技术特征:

1.一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,其特征在于,所述系统包括:

2.根据权利要求1所述的一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,其特征在于,所述温度传感器模块包括:

3.根据权利要求2所述的一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,其特征在于,所述温度传感器模块还包括:

4.根据权利要求1所述的一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,其特征在于,所述射频前端模块包括:

5.根据权利要求4所述的一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,其特征在于,所述射频前端模块还包括:

6.根据权利要求1所述的一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,其特征在于,所述模拟前端模块包括:

7.根据权利要求6所述的一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,其特征在于,所述模拟前端模块还包括:

8.根据权利要求1所述的一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,其特征在于,所述系统还包括:

9.根据权利要求1所述的一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,其特征在于,所述数字基带处理器还包括一个鉴频功能模块,用于从恢复的调制信号中提取温度数据。

10.根据权利要求1所述的一种融合无线rfid与微功耗mems传感器的电缆测温系统,其特征在于,所述系统还包括一个e类放大器,用于提高信号的驱动能力。


技术总结
本发明属于温度监测技术领域,具体涉及一种融合无线RFID与微功耗MEMS传感器的电缆测温系统,不仅能够实现在复杂恶劣环境下的长期稳定工作,还能够通过优化的电路设计实现远距离无线通信和低功耗操作。具体来说,通过采用高效的整流器技术和门控时钟技术,实现了系统的低功耗运行,保证了无源标签的有效工作距离;通过采用超低功耗(纳瓦级)高精度模数转换电路(ADC)技术,提高了系统的温度检测精度;通过优化的传感器接口电路设计,实现了温度信号的准确转换与传输。综上所述,本发明能够显著提高电缆测温系统的可靠性和精确度,同时降低功耗,延长工作距离,满足实际应用的需求。

技术研发人员:郝方舟,林武汉,王少华,吴江苇,罗家健,陈淑华,黄文凯,谢树松
受保护的技术使用者:广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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