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传感器线

阅读:424发布:2020-05-08

专利汇可以提供传感器线专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且描述了一种用于检测对于 电缆 的外部影响的 传感器 线。该传感器线包括:第一电 导线 ,其在至少第一子区域中被第一 电介质 包围;以及第二电导线,其在至少第二子区域中被第二电介质包围。传感器线被配置成使得第一电介质的特性在外部影响下在传感器线的至少一个区域中是可变的。由于第一电介质的特性在传感器线的至少一个区域中的变化导致的第一电导线的特性的变化,可以检测到外部影响。,下面是传感器线专利的具体信息内容。

1.用于检测对于电缆的外部影响的传感器线,其中,所述传感器线包括:
第一电导线,其在至少第一子区域中被第一电介质包围,以及
第二电导线,其在至少第二子区域中被第二电介质包围,
其中,所述传感器线被配置为,使得所述第一电介质的特性在所述外部影响下在所述传感器线的至少一个区域中是可变的,并且
其中,由于所述传感器线的所述至少一个区域中的所述第一电介质的特性变化所导致的所述第一电导线的特性变化,可检测所述外部影响。
2.根据权利要求1所述的传感器线,其中,所述第二电介质的特性在所述外部影响下在所述传感器线的至少一个区域中是可变的,
其中,所述第二电导线的特性是由于所述第二电介质的所述特性的变化而导致可变的,
其中,所述第一电导线的所述特性的变化和所述第二电导线的所述特性的变化不同,并且
其中,所述外部影响可借助于所述第一电导线和所述第二电导线的所述特性的不同变化来检测。
3.根据权利要求1或2所述的传感器线,其中,所述第一电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第一信号速度v1,
其中,所述第二电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第二信号速度v2,其中,所述传感器线被配置为使得由于所述第一电介质的所述特性的变化,v1以量Δv1进行变化,并且
其中,所述外部影响可借助于v1以Δv1进行的变化来确定和/或检测。
4.根据从属于权利要求2时的权利要求3所述的传感器线,其中,由于所述第二电介质的所述特性的变化,可导致v2以量Δv2进行变化,其中,Δv1≠Δv2,并且其中,所述外部影响可借助于差值v1-v2以Δv1-Δv2进行的变化来检测。
5.根据权利要求1或2所述的传感器线,其中,所述相应的电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有一定的信号速度,并且其中,所述传感器线被配置为使得,由于至少一种电介质的特性的变化,由于外部影响而引起的所述相应的变化是可检测的。
6.根据权利要求5所述的传感器线,其中,由于外部影响导致的所述两条线中的所述可检测的变化是不同的。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的传感器线,其中,所述第一电介质的所述特性包括所述第一电介质的磁导率。
8.根据权利要求7所述的传感器线,其中,所述第一电介质的磁导率是依赖于温度的。
9.根据权利要求2、从属于权利要求2时的权利要求3、或权利要求4所述的传感器线,其中,所述第一电介质的所述特性或所述第二电介质的所述特性包括所述第一电介质的磁导率或第二电介质的磁导率。
10.根据权利要求9所述的传感器线,其中,所述第一电介质的磁导率和/或所述第二电介质的磁导率是依赖于温度的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的传感器线,其中,所述外部影响包括温度、温度变化、压力、压力变化、介质侵入和机械负载中的一项或多项。
12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器线,其中,所述第一电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第一可压缩性k1,
其中,所述第二电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第二可压缩性k2,并且
其中,k1≠k2。
13.根据权利要求12所述的传感器线,其中,所述传感器线被配置为使得,由于所述外部影响,所述第一电导线在所述至少一个区域中以因子d1被压缩,其中d1>0或d1<0,并且所述第二电导线在所述至少一个区域中以因子d2被压缩,其中d2>0或d2<0或d2=0,其中,d1≠d2,并且
其中,所述传感器线还被配置成使得由于条件d1≠d2而在所述传感器线中导致模式转换和/或偏斜。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的传感器线,其中,所述第一电导线和所述第二电导线具有基本上相同的尺寸和介电常数。
15.根据前述权利要求中任一项所述的传感器线,其被配置为使得所述外部影响可:
(i)借助于S参数Sdd11、Scd11和Scc11和/或
(ii)借助于T参数Tdd11、Tcd11和Tcc11
进行检测和/或分析。
16.一种星绞四线组,包括根据前述权利要求中的任一项所述的传感器线,其中,所述星绞四线组被配置为借助于串扰信息来检测所述外部影响。
17.一种系统,包括:
根据权利要求1至15中任一项所述的传感器线或根据权利要求16所述的星绞四线组,以及
测量单元,其耦合至所述传感器线并被配置为检测和/或分析所述外部影响。
18.一种用于检测对于电缆的外部影响的方法,其中,所述方法包括:
提供传感器线,其中所述传感器线包括:
第一电导线,其在至少第一子区域中被第一电介质包围,以及
第二电导线,其在至少第二子区域中被第二电介质包围;和
借助于检测所述第一电导线的特性变化来检测所述传感器线的至少一个区域中的所述第一电介质的特性变化,和/或借助于检测所述第二电导线的特性变化来检测所述传感器线的至少一个区域中的所述第二电介质的特性变化,以检测对于所述第一电介质和/或所述第二电介质以及由此对于所述电缆的所述外部影响。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,所述第一电导线在所述至少一个区域中具有第一信号速度v1,
其中,所述第二电导线在所述至少一个区域中具有第二信号速度v2,以及其中,所述第一电导线和/或所述第二电导线的所述特性的变化的检测包括:
检测v1以量Δv1进行的变化和/或v2以量Δv2进行的变化;以及
确定vd=v1–v2以量Δvd=Δv1-Δv2进行的变化。
20.一种用于确定作用在电缆上的温度或温度变化的方法,其中,所述方法包括:
根据权利要求19所述的方法,其中,所述第一电介质的所述特性或第二电介质的所述特性包括所述第一电介质的磁导率或所述第二电介质的磁导率,其中,所述磁导率是依赖于温度的,并且
其中,所述用于确定温度或温度变化的方法包括:
分析由所述第一电介质的或所述第二电介质的所述依赖于温度的磁导率的变化所产生的所述量Δvd,以便确定所述温度或温度变化。
21.一种用于检测对于电缆的外部影响的传感器线,其中,所述传感器线包括:
第一电导线,和
第二电导线,
其中,所述传感器线被配置为使得与所述第二电导线相比,所述第一电导线的特性受到所述外部影响的影响不同。
1.用于检测对于电缆的外部影响的传感器线,其中,所述传感器线包括:
第一电导线,其在至少第一子区域中被第一电介质包围,以及
第二电导线,其在至少第二子区域中被第二电介质包围,
其中,所述传感器线被配置为,使得所述第一电介质的特性在所述外部影响下在所述传感器线的至少一个区域中是可变的,并且
其中,由于所述传感器线的所述至少一个区域中的所述第一电介质的特性变化所导致的所述第一电导线的特性变化,可检测所述外部影响,
其中,所述第一电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第一可压缩性k1,其中,所述第二电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第二可压缩性k2,并且
其中,k1≠k2。
2.根据权利要求1所述的传感器线,其中,所述外部影响包括所述电缆上的机械负载,并且其中,所述第一电导线在机械负载下比所述第二电导线可更强烈地压缩,由此引起模式转换,通过所述模式转换可检测所述外部影响。
3.根据权利要求1或2所述的传感器线,其中,所述第二电介质的特性在所述外部影响下在所述传感器线的至少一个区域中是可变的,
其中,所述第二电导线的特性是由于所述第二电介质的所述特性的变化而导致可变的,
其中,所述第一电导线的所述特性的变化和所述第二电导线的所述特性的变化不同,并且
其中,所述外部影响可借助于所述第一电导线和所述第二电导线的所述特性的不同变化来检测。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器线,其中,所述第一电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第一信号速度v1,
其中,所述第二电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第二信号速度v2,其中,所述传感器线被配置为使得由于所述第一电介质的所述特性的变化,v1以量Δv1进行变化,并且
其中,所述外部影响可借助于v1以Δv1进行的变化来确定和/或检测。
5.根据从属于权利要求3时的权利要求4所述的传感器线,其中,由于所述第二电介质的所述特性的变化,可导致v2以量Δv2进行变化,其中,Δv1≠Δv2,并且其中,所述外部影响可借助于差值v1-v2以Δv1-Δv2进行的变化来检测。
6.根据权利要求1至3所述的传感器线,其中,所述相应的电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有一定的信号速度,并且其中,所述传感器线被配置为使得,由于至少一种电介质的特性的变化,由于外部影响而引起的所述相应的变化是可检测的。
7.根据权利要求6所述的传感器线,其中,由于外部影响导致的所述两条线中的所述可检测的变化是不同的。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的传感器线,其中,所述第一电介质的所述特性包括所述第一电介质的磁导率。
9.根据权利要求8所述的传感器线,其中,所述第一电介质的磁导率是依赖于温度的。
10.根据权利要求3、从属于权利要求3时的权利要求4、或权利要求5所述的传感器线,其中,所述第一电介质的所述特性或所述第二电介质的所述特性包括所述第一电介质的磁导率或第二电介质的磁导率。
11.根据权利要求10所述的传感器线,其中,所述第一电介质的磁导率和/或所述第二电介质的磁导率是依赖于温度的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器线,其中,所述外部影响包括温度、温度变化、压力、压力变化、介质侵入和机械负载中的一项或多项。
13.根据前述权利要求中任一项所述的传感器线,其中,所述传感器线被配置为使得,由于所述外部影响,所述第一电导线在所述至少一个区域中以因子d1被压缩,其中d1>0或d1<0,并且所述第二电导线在所述至少一个区域中以因子d2被压缩,其中d2>0或d2<0或d2=
0,
其中,d1≠d2,并且
其中,所述传感器线还被配置成使得由于条件d1≠d2而在所述传感器线中导致模式转换和/或偏斜。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的传感器线,其中,所述第一电导线和所述第二电导线具有基本上相同的尺寸和介电常数。
15.根据前述权利要求中任一项所述的传感器线,其被配置为使得所述外部影响可:
(i)借助于S参数Sdd11、Scd11和Scc11和/或
(ii)借助于T参数Tdd11、Tcd11和Tcc11
进行检测和/或分析。
16.一种星绞四线组,包括根据前述权利要求中的任一项所述的传感器线,其中,所述星绞四线组被配置为借助于串扰信息来检测所述外部影响。
17.一种系统,包括:
根据权利要求1至15中任一项所述的传感器线或根据权利要求16所述的星绞四线组,以及
测量单元,其耦合至所述传感器线并被配置为检测和/或分析所述外部影响。
18.一种用于检测对于电缆的外部影响的方法,其中,所述方法包括:
提供传感器线,其中所述传感器线包括:
第一电导线,其在至少第一子区域中被第一电介质包围,以及
第二电导线,其在至少第二子区域中被第二电介质包围;和
借助于检测所述第一电导线的特性变化来检测所述传感器线的至少一个区域中的所述第一电介质的特性变化,和/或借助于检测所述第二电导线的特性变化来检测所述传感器线的至少一个区域中的所述第二电介质的特性变化,以检测对于所述第一电介质和/或所述第二电介质以及由此对于所述电缆的所述外部影响,
其中,所述外部影响包括所述电缆上的机械负载,
其中,所述第一电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第一可压缩性k1,其中,所述第二电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第二可压缩性k2,并且
其中,k1≠k2,
其中,所述第一电导线在机械负载下比所述第二电导线可更强烈地压缩,由此引起模式转换,通过所述模式转换可检测所述外部影响。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,所述第一电导线在所述至少一个区域中具有第一信号速度v1,
其中,所述第二电导线在所述至少一个区域中具有第二信号速度v2,以及其中,所述第一电导线和/或所述第二电导线的所述特性的变化的检测包括:
检测v1以量Δv1进行的变化和/或v2以量Δv2进行的变化;以及
确定vd=v1–v2以量Δvd=Δv1-Δv2进行的变化。
20.一种用于确定作用在电缆上的温度或温度变化的方法,其中,所述方法包括:
根据权利要求19所述的方法,其中,所述第一电介质的所述特性或第二电介质的所述特性包括所述第一电介质的磁导率或所述第二电介质的磁导率,其中,所述磁导率是依赖于温度的,并且
其中,所述用于确定温度或温度变化的方法包括:
分析由所述第一电介质的或所述第二电介质的所述依赖于温度的磁导率的变化所产生的所述量Δvd,以便确定所述温度或温度变化。
21.一种用于检测对于电缆的外部影响的传感器线,其中,所述传感器线包括:
第一电导线,和
第二电导线,
其中,所述第一电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第一可压缩性k1,其中,所述第二电导线在所述传感器线的所述至少一个区域中具有第二可压缩性k2,并且
其中,k1≠k2,
其中,所述外部影响包括所述电缆上的机械负载,以及
其中,所述第一电导线在机械负载下比所述第二电导线可更强烈地压缩,由此引起模式转换,通过所述模式转换可检测所述外部影响。

说明书全文

传感器线

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于检测对于电缆的外部影响的传感器线、屏蔽线对或星绞四线组以及系统或方法,以及用于确定温度或温度变化的方法。

背景技术

[0002] 传感器线可根据现有技术被同轴地构造,其中这些传感器线是基于以下事实:信号被传递到所述线,并且可以从诸如反射这样的测量结果来确定不同的信息。
[0003] 使用这样的同轴构造的线作为传感器获取的测量值可例如借助于时域反射测量法(TDR)和频域反射测量法(FDR,借助于矢量网络分析仪(VNA))进行评估。
[0004] 然而,同轴构造的一个问题是,这些线比对称构造的线更容易受到电磁影响。这尤其是由于如下事实:屏蔽层充当返回导体,但同时又形成了用于外部干扰信号的一种类型的天线。同轴线本身也会对它们的环境生成更强的干扰变量。
[0005] 在传感器线中,就目前所知,现在尚未利用诸如模式转换或偏斜(Skew)之类的效应来从这些效应获取信息。对于同轴线,仍仅一个参数用于分析(S11或T11)。
[0006] 在同轴传感器元件中,返回信号(分析所需的反射)与发射信号叠加(überlagern),使得可能需要例如定向耦合器

发明内容

[0007] 关于上述内容,电缆或用于电缆的传感器线需要进一步改进,以能够更准确地或彻底地检测对于电缆的外部影响。
[0008] 根据一些实施方式,本发明特别地基于传感器线,其包括导线对(Aderpaar),其中,导线对中的两条导线(Ader)在传感器线的至少一个区域中被分别具有不同特性的电介质包围。
[0009] 为此,本发明教导了一种用于检测对于电缆的外部影响的传感器线,其中,所述传感器线包括:第一电导线,其在至少第一子区域中被第一电介质包围;以及第二电导线,其在至少第二子区域中被第二电介质包围,其中所述传感器线被配置为使得所述第一电介质的特性在所述外部影响下在所述传感器线的至少一个区域中是可变的,并且,其中由于在所述传感器线的至少一个区域中第一电介质的特性变化所导致的第一电导线的特性变化,可检测所述外部影响。
[0010] 由于第一电导线的特性的变化,可出现例如模式转换和/或偏斜,可借助于此而确定对于电缆的外部影响。
[0011] 在这种情况下,可将该测量原理应用于时域(偏斜-测量)和频域(VNA-测量)中,并且在某些实施方式中,可以以简单的方式在固定频率下应用该测量原理(例如,使用具有幅度测量单元的正弦波发生器,其中频率可能必须与线长度和测量范围相匹配——请参见下文)。
[0012] 在不对称的情况下,由此出现可以检测到的偏斜和/或模式转换。由此可检测和分析对于电缆的外部影响,因为外部影响直接导致传感器线的至少一个区域中的第一电介质的特性的变化,因此第一电导线的特性可变化。
[0013] 在此应注意,根据一些实施方式,所述第一电介质或第二电介质可完全地,即在传感器线的整个长度上包围所述第一电导线或第二电导线。
[0014] 在传感器线的一个实施方式中,所述第二电介质的特性在外部影响下在传感器线的至少一个区域中是可变的,其中,所述第二电导线的特性由于所述第二电介质的特性的变化而可变,其中所述第一电导线的特性变化和第二电导线的特性变化不同,并且其中,借助于第一电导线的特性和第二电导线的特性的不同变化而可检测所述外部影响。
[0015] 在这种情况下,第一电导线的特性的变化和第二电导线的特性的变化可例如在它们的大小和/或它们的性质上不同。
[0016] 根据一些实施方式,在这种情况下,所述第一电导线的特性和第二电导线的特性的不同变化可归因于在传感器线的至少一个区域中的所述第一电介质和第二电介质的不同特性。
[0017] 由于对第一电导线和第二电导线的特性的不同效应,因为例如可以如上所述形成偏斜和/或模式转换,因此可检测到对于电缆的外部影响。
[0018] 在传感器线的另一实施方式中,所述第一电导线在所述传感器线的至少一个区域中具有第一信号速度v1,其中所述第二电导线在所述传感器线的至少一个区域中具有第二信号速度v2,其中,所述传感器线被配置为使得,由于所述第一电介质的特性,v1以量Δv1进行变化,并且其中可借助于v1以Δv1进行的变化来确定和/或检测所述外部影响。
[0019] 在所述第一电介质的特性变化影响第一电导线的信号速度v1的情况下,可借助于简单的构造来检测对于电缆的所述外部影响。
[0020] 这里要注意的是,在不对电缆造成外部影响的情况下,v1可等于v2,但是在本发明的某些实施方式的情形中不必相同。
[0021] 在传感器线的另一实施方式中,由于所述第二电介质的特性的变化,可产生v2以量Δv2而进行的变化,其中Δv1≠Δv2,并且其中所述外部影响可通过以Δv1-Δv2而进行变化的差值v1–v2的变化来检测。
[0022] 在这种情况下,通过合适的测量设备可特别容易地测量出差值v1-v2以Δv1-Δv2进行的变化。
[0023] 在传感器线的另一实施方式中,在所述传感器线的至少一个区域中所述电导线分别具有一定的信号速度,其中,所述传感器线如下配置以使得:由于至少一个电介质的特性的变化,可检测到由于外部影响而引起的相应变化。在一个实施方式中,两条线中由于外部影响引起的可检测到的变化并不相同。
[0024] 在传感器线的另一实施方式中,所述第一电介质的特性包括所述第一电介质的磁导率。在一些实施方式中,所述磁导率根据温度而变化,使得所述温度和/或温度变化可例如通过出现的偏斜和/或模式转换来确定。这些实施方式也可应用于第二电介质的特性在外部影响下在传感器线的至少一个区域中可变的传感器线中。
[0025] 在传感器线的一个实施方式中,所述外部影响包括温度、温度变化、压、压力变化、介质侵入和机械负载中的一项或多项。这些可在某些实施方式中特别是借助于v1和/或v2的变化来测量或检测。
[0026] 在传感器线的另一实施方式中,所述第一电导线在所述传感器线的至少一个区域中具有第一可压缩性k1,其中所述第二电导线在所述传感器线的至少一个区域中具有第二可压缩性k2,并且其中k1≠k2。在一个示例中,具有较高可压缩性的电导线在机械负载下比另一根电导线更强烈地压缩,因此可出现模式转换。
[0027] 在另一实施方式中,所述传感器线被配置为使得由于外部影响,所述第一电导线在所述至少一个区域中以因子d1被压缩,其中d1>0或d1<0,并且所述第二电导线在所述至少一个区域中以因子d2被压缩,其中d2>0或d2<0或d2=0,其中d1≠d2,并且其中所述传感器线还被配置为,使得由于条件d1≠d2而可在所述传感器线中引起模式转换和/或偏斜。
[0028] 可能在某些实施方式中,所述第二电导线在某些前提条件下不能被压缩,其中在这些前提条件下,所述第一电导线被压缩。由此出现的偏斜和/或模式转换可以以简单的方式被检测和分析。
[0029] 所述外部影响或外部影响的变化可导致所述第一电导线和/或第二电导线被压缩或伸长。在这种情况下,所述压缩或伸长的方向指向作用在所述电缆或传感器线上的外部影响的方向。
[0030] 在传感器线的另一实施方式中,所述传感器线被配置为使得可:(i)借助于S参数Sdd11、Scd11和Scc11;和/或(ii)借助于T参数Tdd11、Tcd11和Tcc11来检测和/或分析所述外部影响。
[0031] 对于传感器线的这种实施方式,现在可将三个参数用于分析:(i)Sdd11、Scd11和Scc11;或(ii)Tdd11、Tcd11和Tcc11。应注意的是,如果存在不对称性,则仅在参数Scd11/Tcd11、Sdc11/Tdc11的情况下才会出现返回信号(分析所需的反射)。这意味着只要所述线是对称的,就不存在测量信号。一旦不对称性增加,测量信号就作为干扰的函数而出现,其中在这种情况下,发射和接收的信号分量不必解耦。
[0032] 本发明还教导了星绞四线组,其包括根据本文描述的实施方式之一的传感器线,其中所述星绞四线组被配置为借助于串扰信息来检测外部影响。由于附加的串扰信息和/或串扰行为,因此可以对所述电缆受到的外部影响进行甚至更精确的检测或分析。
[0033] 本发明还教导了一种系统,包括:根据本文描述的实施方式之一的传感器线或星绞四线组;以及测量单元,其耦合到所述传感器线并被配置为检测和/或分析所述外部影响。
[0034] 本发明还教导了一种用于检测对于电缆的外部影响的方法,其中,所述方法包括:提供传感器线,其中,所述传感器线包括第一电导线和第二电导线,所述第一电导线在至少第一子区域中被第一电介质包围,所述第二电导线在至少第二子区域中被第二电介质包围;以及借助于检测第一电导线的特性的变化来检测在所述传感器线的至少一个区域中的所述第一电介质的特性变化和/或借助于检测第二电导线的特性的变化来检测所述传感器线的至少一个区域中的所述第二电介质的特性变化,以便检测对于所述第一电介质和/或第二电介质进而对于所述电缆的所述外部影响。
[0035] 在该方法的一个实施方式中,所述第一电导线在所述至少一个区域中具有第一信号速度v1,其中所述第二电导线在所述至少一个区域中具有第二信号速度v2,并且其中所述第一和/或第二电导线的特性变化的检测包括:检测v1以量Δv1进行的变化和/或v2以量Δv2进行的变化;以及确定vd=v1–v2以量Δvd=Δv1-Δv2进行的变化。该实施方式允许一种特别简单且低成本的方法来检测对于电缆的外部影响。
[0036] 本发明还教导了一种用于确定作用在电缆(或传感器线)上的温度或温度变化的方法,其中,该方法包括上述用于检测对于电缆的外部影响的实施方式之一的方法,其中所述第一或第二电介质的特性包括所述第一或第二电介质的磁导率,其中所述磁导率是温度的函数,并且其中用于确定温度或温度变化的方法包括:分析通过第一或第二电介质的依赖于温度的磁导率的变化来产生的量Δvd,以便确定所述温度或温度变化。
[0037] 本发明还教导了一种用于检测对于电缆的外部影响的传感器线,其中所述传感器线包括:第一电导线和第二电导线,其中所述传感器线被配置为使得与所述第二电导线相比,所述第一电导线的特性可受到所述外部影响的不同影响。这允许即使两条电线在没有外部影响的情况下不必然具有不同的特性也可检测和/或确定外部影响。这可例如通过压力传感器来保证,其中可能的压力只能使一根电线变形。前述优选实施方式可以以等同方式应用于该传感器线。
[0038] 这里要注意,所述传感器线或星绞四线组的所有优选实施方式可以以等同的方式应用于用来检测对于电缆的外部影响以及用来确定温度或温度变化的方法。
[0039] 还要注意,任何实施方式可以以合理的方式彼此组合或彼此独立地实现。附图说明
[0040] 下面参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例
[0041] 图1a和图1b示意性地示出了根据本文描述的本发明的实施方式的传感器线和系统。

具体实施方式

[0042] 如上所述,同轴构造的问题在于,与对称构造的线相比,这些线更容易受到电磁影响。这可能是由于如下事实:屏蔽既充当返回导体,也形成了天线。此外,同轴线本身可能对其环境生成更强的干扰变量。对于同轴线,仅一个参数(S11或T11)仍用于分析。由于在同轴传感器元件中返回信号被发射信号叠加,因此可能需要定向耦合器。
[0043] 一般地,目的是在尺寸和介电常数方面尽可能相同地(即对称地)构造成对的两根导线,以便在发射期间不改变信号模式(模式转换)。在不同的介电常数的情况下,发射的信号的两个分量以不同的信号速度传播,并且因此在时域中出现所谓偏斜或在频域中出现模式转换。这既适用于从奇数(差分模式)到偶数(通用模式)模式,也反之亦然,并且适用于发射信号和反射信号。在本发明的一些实施方式中,使用了这种效应,使得两条线具有相似的尺寸,并且例如在室温下也具有相似的介电常数。但是,在某些示例中,两条线使用不同的材料来绝缘,其中在测量温度的情况下,至少一种材料根据温度改变磁导率(“介电变量”)。按照由此出现的偏斜或模式转换,允许借助于一些实施方式来确定温度。为此,可能有必要使用参考点,参考该参考点来进行可能的校准,以便能够确定绝对温度。
[0044] 该测量原理允许用于时域(偏斜测量)和频域(VNA测量)中,并且可以以更简单的方式在固定频率下使用(例如,具有幅度测量单元的正弦波发生器,其中,在某些实施方式中,频率必须与线长和测量范围匹配)。
[0045] 一些实施方式被配置成使得两条导线中的一条导线被形成为,在介质侵入情况下和/或在机械负载下,希望表现为与另一条导线不同。例如,可使用相对可压缩(相对于另一条线)的导线,即软导线,以及相对不可压缩的导线,即硬导线。在机械负载下,软导线比硬导线压缩得更多,使得可出现模式转换。
[0046] 传感器线的两条导线充当一种类型的比较器。
[0047] 如果不一定需要精确地确定干扰的位置和大小,则可在固定频率下在两条导线之间引入(例如正弦波)信号、并测量两条导线和屏蔽之间的反射或发射信号就足够了。同样可以实现相反的情况。在高对称性时,测量信号为0,另一方面,在不对称(例如,由于温度变化、机械负载等引起的影响)时则不为0。模式转换的程度取决于不对称的长度/幅度以及频率。
[0048] 因此,本发明的实施方式利用诸如模式转换和/或偏斜的效应来从这些信息中获得对于电缆的外部影响的信息。
[0049] 图1a示意性地示出了根据本文描述的本发明的实施方式的传感器线100。
[0050] 在该示例中,传感器线100包括第一电介质1、第一电导线3、第二电介质2和第二电导线4。在该示例中,传感器线100还包括屏蔽5。
[0051] 图1b示意性地示出了用于检测对于电缆的外部影响的测量构造200。
[0052] 在上述奇数模式期间,在第一电导线3和第二电导线4之间施加信号。在偶数模式期间,在电导线3+4和屏蔽5之间施加信号。
[0053] 在该示例中,与电介质2相比,电介质1在机械和/或热因素的影响下具有不同的特性。
[0054] 如上所述,与同轴线相比,现在还可以包括其他S或T参数用于评估。上面的示例将模式转换用于传感器系统。此外,在某些实施方式中,星绞四线组(包括4条导线)被用作传感器,其中例如然后还可以将串扰用作信息。
[0055] 利用对称线,根据所测量的参数,可避免电磁兼容性问题。在参数Sdd11或Tdd11的情况下,因为屏蔽既不构成前向导体也不构成返回导体,影响通常很小。但是,在参数Scc11或Tcc11的情况下,其影响与同轴元件相同。
[0056] 在根据现有技术的对称线中,所述导线不是有意或特意地构想成具有不同的特性,使得可以检测到各种影响和状态。对于本文所述的本发明的对称线,现在可以使用3个参数进行分析:Sdd11、Scd11和Scc11或Tdd11、Tcd11和Tcc11。
[0057] 如果存在不对称性,则仅在参数Scd11/Tcd11、Sdc11/Tcd11的情况下才会出现返回信号(分析所需的反射),其中返回信号取决于不对称性。这意味着只要线是对称的就几乎不存在测量信号。一旦不对称性(例如,作为温度或压力的函数)增加,就会根据干扰而出现测量信号。在这种情况下,发送和接收的信号分量不必解耦。
[0058] 本发明的实施方式的优点包括简单的构造、相对低成本的构造以及与此相关的用于检测对于电缆的外部影响的相对低成本的方法、可被应用的几种可能的已知测量原理、EMC(电磁抗扰性/兼容性)和EMI(电磁干扰)不敏感性、使用低测量频率的可能性、与许多测量系统的兼容性和普遍适用性。
[0059] 在对称线上有多对导线的情况下,可以区分例如是否仅在两个导线之一上施加压力。由此可以得出关于施加在所述导线上的压力的方向(在横截面中)信息。在某些实施方式中也可以确定线弯曲的方向。
[0060] 对称线通常具有较低的插入损耗,使得可使用更大的插入长度或对于相同的插入长度,使用较小的直径。
[0061] 对称线中的线容量通常较小。因此,对于测量的品质而言可能很重要的TDR测量中发射信号的上升时间受到的影响较小,因此提高了本地分辨率
[0062] 与同轴线相比,根据本文描述的本发明的实施方式的对称线传递更多的信息,按照连接方式和测量任务,能够实现更简单的构造(无定向耦合器、固定频率等),基本上更灵敏并提供更好的EMC性能。
[0063] 最后,要特别指出的是,以上讨论的示例性实施例仅用于描述要求保护的范围,而不是将其限制于示例性实施例。例如,在此应该提及的是,传感器线在其他情况下可以用作智能传感器线。
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