本發(fā)明涉及線位移傳感器，具體地指一種基于雙層電磁超材料的線位移傳感器，可用于建筑物安全監(jiān)測與防護(hù)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電磁超介質(zhì)是通過在傳統(tǒng)的媒質(zhì)中嵌入某種結(jié)構(gòu)單元，構(gòu)造出自然媒質(zhì)所不具有的新型電磁特性的人工材料。

傳感器及檢測技術(shù)是當(dāng)今信息技術(shù)的重要部分，是人類觀察自然和測量自然界各種現(xiàn)象的電路手段。人類的日常生活、生產(chǎn)活動和科學(xué)實驗都離不開測量。人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了，為了適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。

傳感器是指能檢測到規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件和裝置,它具有以下特性：

1、傳感器是測量裝置，能完成檢測任務(wù)；

2、它的輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；

3、它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，這種量可以是氣、光、電物理量，但主要是電信號；

4、輸出輸入有對應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種實現(xiàn)對微小線位移變化(1-9mm)傳感檢測的基于雙層電磁超材料的線位移傳感器。

實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：一種基于雙層電磁超材料的線位移傳感器，該傳感器包括上層介質(zhì)板和下層介質(zhì)板，上層介質(zhì)板與下層介質(zhì)板之間的空氣層厚度為0.5mm；所述上層介質(zhì)板面向下層介質(zhì)板的面上設(shè)有具有開口的環(huán)形金屬線，所述下層介質(zhì)板面向上層介質(zhì)板的面上設(shè)有條形金屬線。

進(jìn)一步地，所述具有開口的環(huán)形為“n”形、“π”形或“喇叭”形。

進(jìn)一步地，所述上層介質(zhì)板和下層介質(zhì)板為羅杰斯板材。

進(jìn)一步地，所述羅杰斯板材為Rogers RO4003。

本發(fā)明傳感器利用開口的半環(huán)形金屬線和條形金屬線結(jié)構(gòu)之間的電磁耦合，從而產(chǎn)生隨著線位移線性變化引起傳感器結(jié)構(gòu)透射系數(shù)的諧振頻點(diǎn)發(fā)生線性變化，從而實現(xiàn)對微小線位移變化(1-9mm)傳感檢測。本發(fā)明電磁超材料不完全由金屬制作，因此重量輕，獨(dú)特半環(huán)形和條形金屬線的雙層結(jié)構(gòu)使其具有頻率選擇特性，能使透射系數(shù)的諧振頻點(diǎn)與線位移改變量有較好的線性關(guān)系，從而對線位移變化有較好的線性傳感檢測作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為主視圖，b為右視圖。

圖2為本發(fā)明第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為主視圖，b為右視圖。

圖3為本發(fā)明第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為主視圖，b為右視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明傳感器通過兩層介質(zhì)板(PCB板)上分別刻蝕開口環(huán)形或條形結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對微小線位移變化有明顯傳感效應(yīng)的電磁超材料。本發(fā)明首先根據(jù)現(xiàn)有的微波傳感器的電磁耦合的特性，利用雙層之間的電磁耦合效應(yīng)，設(shè)計一種對微小線位移變化可以通過透射系數(shù)的諧振頻點(diǎn)變化來反映得出的有傳感檢測特性的超材料。

在本發(fā)明所用的電磁材料中，金屬線由銅構(gòu)成，基底材料為羅杰斯(Rogers RO4003)。

實施例1

在本實施例中，設(shè)計透射系數(shù)的諧振頻點(diǎn)隨兩層介質(zhì)板單元結(jié)構(gòu)之間的相對線位移的變化產(chǎn)生明顯移動的超材料，見圖1。在圖1(a)中，上下兩層金屬線結(jié)構(gòu)分別為“n”形半環(huán)結(jié)構(gòu)和矩形條形結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)對線位移的傳感檢測，本發(fā)明中，采用了改變雙層介質(zhì)板上單元結(jié)構(gòu)的相對位置來實現(xiàn)對線位移變化的轉(zhuǎn)化，具體如圖1所示。

實施例2

在完成實施例1中所述“n”形半環(huán)超材料設(shè)計并實現(xiàn)傳感效應(yīng)的基礎(chǔ)上，將“n”形半環(huán)超材料修改成“π”形半環(huán)超材料，提高對線位移傳感檢測的范圍，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

實施例3

在完成實施例2的基礎(chǔ)上，將“π”形半環(huán)結(jié)構(gòu)的直線邊改為曲線邊即“喇叭”形半環(huán)結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高對線位移傳感檢測的檢測范圍，結(jié)構(gòu)如圖3所示。