CN111721439B - 一种uhf频段下工作的无源测温堵头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UHF频段下工作的无源测温堵头，包括环氧绝缘外套以及设置在环氧绝缘外套中间的测温内芯组件，测温内芯组件包括金属内芯、陶瓷基底、RFID辐射天线以及无源RFID测温芯片，陶瓷基底固定在金属内芯上，RFID辐射天线安装在陶瓷基底上，RFID辐射天线通过陶瓷基底固定在金属内芯上，无源RFID测温芯片安装在RFID辐射天线上，无源RFID测温芯片将测得温度数据传输至RFID辐射天线。陶瓷基底、RFID辐射天线以及无源RFID测温芯片均位于金属内芯上，进而堵头装配完成后无源RFID测温芯片就能够在堵头所在位置进行测温，然后通过RFID辐射天线将获得的信号传输至外侧，以对设备进行实时监控。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种UHF频段下工作的无源测温堵头，属于无源测温堵头领域。
【背景技术】
T型电缆接头用在电缆分接箱的主网***或用作环网柜的进出线电缆接头。T型电缆接头既可连接600A以上高压套管、多联组合插座，也可与600A以上母线套管、后T型电缆接头组合连接，形成多路电缆分支。
在电力环网柜中，工作电压常在10KV以上，电缆中关键节点常常伴有高温发热现象，而这些节点常常是电力事故的重要隐患点，尤其是T型电缆接头处。
堵头是实现T型电缆接头绝缘、密封和分流的主要组成部分。传统堵头缺乏测温的功能，如果需要进行测温，往往需要很多配套设备进行配合，如果在狭小或者较为封闭的环境中，无法供配套的测温装置进行使用。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种能够进行测温、结构简单的UHF频段下工作的无源测温堵头。
解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种UHF频段下工作的无源测温堵头，包括环氧绝缘外套以及设置在环氧绝缘外套中间的测温内芯组件，测温内芯组件包括金属内芯、陶瓷基底、RFID辐射天线以及无源RFID测温芯片，陶瓷基底固定在金属内芯上，RFID辐射天线安装在陶瓷基底上，RFID辐射天线通过陶瓷基底固定在金属内芯上，无源RFID测温芯片安装在RFID辐射天线上，无源RFID测温芯片将测得温度数据传输至RFID辐射天线，RFID辐射天线的设计工作频率为930MHz～960MHz。
本发明的有益效果为：
陶瓷基底、RFID辐射天线以及无源RFID测温芯片均位于金属内芯上，进而堵头装配完成后无源RFID测温芯片就能够在堵头所在位置进行测温，然后通过RFID辐射天线将获得的信号传输至外侧，以对设备进行实时监控。陶瓷基底、RFID辐射天线以及无源RFID测温芯片三者在金属内芯上的位置可以依据实际情况进行调整，结构设计灵活性强。陶瓷基底降低了RFID辐射天线的尺寸需求，同时保证了RFID辐射天线在环氧绝缘外套内部的辐射距离。
本发明所述金属内芯包括圆柱形的内芯底座以及固定在内芯底座底面的安装台，安装台上设置有安装平面，陶瓷基底和RFID辐射天线形状均为平板状，陶瓷基底的一面贴合固定在安装平面上，RFID辐射天线贴合固定在陶瓷基底的另一面上。
本发明所述RFID辐射天线的侧边开设有缺口。
本发明所述RFID辐射天线的形状为矩形板，陶瓷基底的相对介电常数为110，RFID辐射天线的长*宽*厚为13mm*9mm*5mm。
本发明所述金属内芯的外壁上开设有安装槽，陶瓷基底卡在安装槽处。
本发明所述环氧绝缘外套覆盖在RFID辐射天线上。
本发明所述环氧绝缘外套浇筑在测温内芯组件上。
本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
【附图说明】
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明实施例测温内芯组件主视结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例：
参见图1，本实施例提供的是一种UHF频段下工作的无源测温堵头，包括环氧绝缘外套以及设置在环氧绝缘外套中间的测温内芯组件。
测温内芯组件包括金属内芯、陶瓷基底5、RFID辐射天线4以及无源RFID测温芯片7。金属内芯包括圆柱形的内芯底座1以及固定在内芯底座1顶面的安装台2。
本实施例中安装台2同样大致为圆柱体，且安装台2的直径小于内芯底座1直径，安装台2与内芯底座1同轴设置，安装台2的下底面与内芯底座1的上底面固定，安装台2与内芯底座1之间为一体成型固定。
沿平行于安装台2轴向的方向切割安装台2，以在安装台2上设置竖直的安装平面3。陶瓷基底5和RFID辐射天线4形状均为平板状，陶瓷基底5的一面通过喷涂技术贴合固定在安装平面3上，RFID辐射天线4的一面贴合固定在陶瓷基底5的另一面上，无源RFID测温芯片7焊接固定安装在RFID辐射天线4的另一面上。陶瓷基底5、RFID辐射天线4和无源RFID测温芯片7大致以层状的结构依次固定在安装平面3上。RFID辐射天线4通过陶瓷基底5固定在金属内芯上。
在其他实施例中，可以通过在安装台2侧壁上开设安装槽，以安装槽替代安装平面3，将陶瓷基底5卡入安装槽内的形式进行陶瓷基底5的固定，以简化陶瓷基底5的安装步骤。
本实施例中安装台2半径，以及安装台2轴线与安装平面3之间间距，二者差值为2mm，而陶瓷基底5的厚度为5mm，陶瓷基底5的相对介电常数为110，从而使RFID辐射天线4的传输距离能够高达1米。
陶瓷基底5平行于安装台2的轴线，因此整个无源测温堵头在电力环网柜内绕安装台2轴线转动任意角度都能保证RFID辐射天线4的传输距离能够大于1米。
本实施例中RFID辐射天线4为微带天线，其形状为矩形板。由于陶瓷基底5的相对介电常数为110，因此RFID辐射天线4的长*宽*厚可以缩减至为13mm*9mm*5mm，以适应UHF频段信号的传输，同时还保证了RFID辐射天线4在无源测温堵头内部的信号传输距离。
内芯底座1将热量传递至安装台2，无源RFID测温芯片7感知安装台2的温度，并将测得温度数据传输至RFID辐射天线4。RFID辐射天线4与无源测温堵头外部的读写器进行通讯，将安装台2的温度信息传输至读写器上，从而在电脑或者其他硬件显示器上进行显示。无源RFID测温芯片7对外的温度传输的频率可通过RFID辐射天线4和读写器达到每秒几次或几秒一次，从而达到对电力环网柜接触点的温度检测需求，读写器在安装台2达到高温时及时进行预警，从而减小事故的发生。
RFID辐射天线4的侧边开设有缺口6，以调节RFID辐射天线4的谐振频率，以控制RFID辐射天线4在无源测温堵头内部的谐振频率尽可能靠近UHF频段所在的902MHz～927MHz范围。其中缺口6的尺寸越大，RFID辐射天线4的有效长度越大，RFID辐射天线4的谐振频率越低。反之当缺口6尺寸越小，RFID辐射天线4的有效长度越小，RFID辐射天线4的谐振频率越高。
环氧绝缘外套的内壁覆盖在RFID辐射天线4上，RFID辐射天线4的设计工作频率为930MHz～960MHz。
RFID辐射天线4的谐振频率fr满足如下公式
其中Δfr为RFID辐射天线4因环氧绝缘外套覆盖原因所导致的谐振频率减小量，εe0为RFID辐射天线4的等效介电常数，环氧绝缘外套的相对介电常数为Δεe，Δεe≤0.1*εe0。调试过程中只要保证RFID辐射天线4的谐振频率为945MHz，即可保证无源测温堵头整体在UHF频段902MHz～927MHz内实现最优通信。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (4)
1.一种UHF频段下工作的无源测温堵头，其特征在于：包括环氧绝缘外套以及设置在环氧绝缘外套中间的测温内芯组件，测温内芯组件包括金属内芯、陶瓷基底、RFID辐射天线以及无源RFID测温芯片，RFID辐射天线的长*宽*厚为13mm*9mm*5mm，使得RFID辐射天线的谐振频率fr满足如下公式
其中Δfr为RFID辐射天线因环氧绝缘外套覆盖原因所导致的谐振频率减小量，εe0为RFID辐射天线的等效介电常数，环氧绝缘外套的相对介电常数为Δεe，Δεe≤0.1*εe0，陶瓷基底固定在金属内芯上，RFID辐射天线安装在陶瓷基底上，RFID辐射天线通过陶瓷基底固定在金属内芯上，无源RFID测温芯片安装在RFID辐射天线上，无源RFID测温芯片将测得温度数据传输至RFID辐射天线，RFID辐射天线的设计工作频率为930MHz～960MHz；所述金属内芯包括圆柱形的内芯底座以及固定在内芯底座底面的安装台，安装台上设置有安装平面，陶瓷基底和RFID辐射天线形状均为平板状，陶瓷基底的一面贴合固定在安装平面上，RFID辐射天线贴合固定在陶瓷基底的另一面上；所述RFID辐射天线的形状为矩形板，陶瓷基底的相对介电常数为110。
2.根据权利要求1所述的UHF频段下工作的无源测温堵头，其特征在于：所述RFID辐射天线的侧边开设有缺口。
3.根据权利要求1所述的UHF频段下工作的无源测温堵头，其特征在于：所述金属内芯的外壁上开设有安装槽，陶瓷基底卡在安装槽处。
4.根据权利要求1所述的UHF频段下工作的无源测温堵头，其特征在于：所述环氧绝缘外套覆盖在RFID辐射天线上。
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