一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪制造技术

一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪，由发送单元和通过无线信道与发送单元连接的接收单元构成，发送单元包括有用于供电的电源模块和用于发送信号的发送阵列，发送阵列的输入端分别连接控制模块和调制模块，调制模块的输入端连接编码模块；接收单元包括有依次串联连接的用于接收信号的接收阵列、信号预处理电路、解调模块、数模转换模块和上位机模块，发送阵列设置有分别用于发送信号的2～16个结构相同的发送单元，接收阵列设置有与发送单元相对应的用于接收信号的2～16个结构相同的接收单元。本发明专利技术适用于在空间受限情况下形变误差精确测量。可广泛适用于航空航天，土木工程，精密仪器等在空间受限情况下的形变精确测量。

A deformable detector based on flexible base radio transmission / reception module

A deformation tester flexible substrate RF send / receive module based on the composed of sending and receiving unit connected by wireless channel and transmission unit, transmission unit comprises a power supply module for power supply and for transmitting array signals, transmitting array input terminals are respectively connected with the control module and the modulation module, modulation module connected with the input end of encoding module; receiving unit includes sequentially connected in series for receiving the signal receiving array, signal preprocessing circuit, demodulation module, analog-to-digital conversion module and the host computer module, sending array provided with a transmitting unit for transmitting signals of 2~16 same structure respectively for receiving array is arranged corresponding to the transmission unit for receiving the signal receiving unit of the same structure 2~16. The invention is suitable for accurate measurement of deformation error in the case of limited space. It can be widely used in aerospace, civil engineering, precision instruments, and so on, to measure the deformation accurately under the condition of limited space.

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪
本专利技术涉及一种形变检测仪。特别是涉及一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪。
技术介绍
在航空航天和土木工程等对形变误差有严格要求的工程领域中经常面临着空间受限的情况，从而难以对相应的检测模块进行精确检测。传统对物体进行精确检测的方法是使用激光探测或使用传感器测量。但激光探测的方法成本较高，且对环境有较大要求，不利于推广使用。而传统的传感器大多通过将受力形变的力学特性转化为电学特性并进行信号放大进行判断，但这种方式受传感器材料的限制，对形变越敏感的传感器其造价越高。工程上需要一种对微小形变进行探测且造价较低的测量方式。与此同时，随着无线通信技术的发展，在抗震救灾，航空航天，智能家居和智能穿戴等领域都出现了小型无线通信设备的身影。这些小型通信设备体积小，功能全，方便携带，极大地加快了信息传输速度。无线通信系统是基于频谱搬移的原理，将发射机中的低频信号搬移到较高的频率波段，并通过天线将包含信息的电磁波发送到空间中。同时位于接收机中的天线接收到特定频段中的信号后通过频谱搬移将较高频率波段的信号恢复为低频信号，从而实现了信息的无线传输功能。这种无线通信技术有利于信号在工作面狭小，管线密布的空间内传输。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够实现对微小形变的探测和传播的基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪，由发送单元和通过无线信道与所述发送单元连接的接收单元构成，所述的发送单元包括有用于供电的电源模块和用于发送信号的发送阵列，所述发送阵列的输入端分别连接控制模块和调制模块，所述调制模块的输入端连接编码模块；所述的接收单元包括有依次串联连接的用于接收信号的接收阵列、信号预处理电路、解调模块、数模转换模块和上位机模块，所述发送阵列设置有分别用于发送信号的2～16个结构相同的发送单元，所述接收阵列设置有与所述发送单元相对应的用于接收信号的2～16个结构相同的接收单元。每个所述的发送单元包括有发射端柔性薄膜晶体管和连接在所述发射端柔性薄膜晶体管源极上的发射天线，所述发射端柔性薄膜晶体管的栅极连接所述控制模块的输出端，所述发射端柔性薄膜晶体管的漏极连接所述调制模块的输出端；每个所述的接收单元包括有接收端柔性薄膜晶体管和连接在所述接收端柔性薄膜晶体管源极上的接收天线，所述接收端柔性薄膜晶体管的栅极连接外部供电电源，所述接收端柔性薄膜晶体管的漏极连接所述信号预处理电路输入端。3.根据权利要求2所述的一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪，其特征在于，每个所述的发送单元和每个所述的接收单元具体结构相同，具体包括有：由下至上设置有PET塑料基板和SU8材料层，设置在所述SU8材料层上的用于构成发射端柔性薄膜晶体管或接收端柔性薄膜晶体管的柔性薄膜晶体管，及用于构成发射天线或接收天线的倒F天线。所述的柔性薄膜晶体管包括有并排设置在所述SU8材料层上端面中部的第一单晶硅薄膜N型掺杂区、单晶硅薄膜未掺杂区和第二单晶硅薄膜N型掺杂区，所述第一单晶硅薄膜N型掺杂区的上端面上设置有源电极，所述第二单晶硅薄膜N型掺杂区的上端面上设置有漏电极，所述单晶硅薄膜未掺杂区的上端面上通过栅氧层设置有栅电极，所述SU8材料层上还设置有接地端，其中，所述的源电极通过信号线连接所述的倒F天线，所述栅电极通过信号线连接控制端口，所述漏电极通过信号线连接信号输入或输出端口。当所述的柔性薄膜晶体管用于发射端柔性薄膜晶体管时，所述的控制端口连接发送单元中的控制模块的输出端，所述信号输入或输出端口连接发送单元中的调制模块的输出端；当所述的柔性薄膜晶体管用于接收端柔性薄膜晶体管时，所述的控制端口连接外部供电电源，所述信号输入或输出端口连接接收单元中的信号预处理电路的输入端。所述的倒F天线包括有设置在所述SU8材料层上端面中的天线介质层、设置在所述天线介质层上端面的金属，所述金属分别通过信号线连接接地端，以及通过信号线连接源电极。本专利技术的一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪，核心的形变检测部分具有可拆卸功能，方便对探测阵列的更换，大大延长了设备的使用寿命。同时柔性倒F天线和TFT(薄膜晶体管)器件造价低廉，可随用随弃，方便快捷。并且，该柔性倒F天线和TFT(薄膜晶体管)器件也可应用于信号接受模块，大大提高了模块的利用率。本专利技术适用于在空间受限情况下形变误差精确测量。使用时只需将发射端柔性器件紧贴到待测物体表面即可。本专利技术可以对待测物体的微小形变进行检测，可广泛适用于航空航天，土木工程，精密仪器等在空间受限情况下的形变精确测量。同时，可以通过对发送模块和接收模块的设定以及使用多天线阵列等满足不同条件下对待测物体形变的测量。附图说明图1是本专利技术一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪的构成框图；图2是本专利技术中发送阵列展开的示意图；图3是本专利技术中接收阵列展开的示意图；图4是本专利技术中发送单元或接收单元的原理示意图；图5是本专利技术中发送单元或接收单元的结构俯视图；图6是本专利技术中柔性薄膜晶体管部分的侧视图；图7是本专利技术中倒F天线部分的侧视图。图中1：发送单元1.1：电源模块1.2：编码模块1.3：控制模块1.4：调制模块1.5：发送阵列2：接收单元2.1：接收阵列2.2：信号预处理电路2.3：解调模块2.4：数模转换模块2.5：上位机模块3：第一单晶硅薄膜N型掺杂区4：单晶硅薄膜未掺杂区5：第二单晶硅薄膜N型掺杂区6：控制端口7：输出端口8：接地端9：PET塑料基板10：SU8材料层11：天线介质层12：倒F天线13：源电极14：栅氧层15：栅电极16：漏电极17：信号线18：信号线19：无线信道T1：发射端柔性薄膜晶体管T2：接收端柔性薄膜晶体管F1：发射天线F2：接收天线具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪做出详细说明。本专利技术的一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪，通过一种基于柔性基底的倒F天线来解决。在对天线的研究中发现天线形状，制作材料和弯曲程度的变化会对天线的收发性能产生影响，并且已经实现了对具有一定弯曲程度的天线的制作。但传统的硬质天线弧度固定，不便于在复杂情况下的应用。基于柔性基底制作的天线其弯曲程度可调，在不同弯曲程度下其方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率，极化和频宽等特性不同。通过建立不同弯曲程度下柔性天线的等效模型，可以通过比较接收端接收到的信息来确定发送端柔性基底的形变程度，实现对形变的检测。如图1所示，本专利技术的一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪，由发送单元1和通过无线信道19与所述发送单元1连接的接收单元2构成，所述的发送单元1包括有用于供电的电源模块1.1和用于发送信号的发送阵列1.5，所述发送阵列1.5的输入端分别连接控制模块1.3和调制模块1.4，所述调制模块1.4的输入端连接编码模块1.2；所述的接收单元2包括有依次串联连接的用于接收信号的接收阵列2.1、信号预处理电路2.2、解调模块2.3、数模转换模块2.4和上位机模块2.5，所述发送阵列1.5设置有分别用于发送信号的2～16个结构相同的发送单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪，由发送单元(1)和通过无线信道(19)与所述发送单元(1)连接的接收单元(2)构成，所述的发送单元(1)包括有用于供电的电源模块(1.1)和用于发送信号的发送阵列(1.5)，所述发送阵列(1.5)的输入端分别连接控制模块(1.3)和调制模块(1.4)，所述调制模块(1.4)的输入端连接编码模块(1.2)；所述的接收单元(2)包括有依次串联连接的用于接收信号的接收阵列(2.1)、信号预处理电路(2.2)、解调模块(2.3)、数模转换模块(2.4)和上位机模块(2.5)，其特征在于，所述发送阵列(1.5)设置有分别用于发送信号的2～16个结构相同的发送单元，所述接收阵列(2.1)设置有与所述发送单元相对应的用于接收信号的2～16个结构相同的接收单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪，由发送单元(1)和通过无线信道(19)与所述发送单元(1)连接的接收单元(2)构成，所述的发送单元(1)包括有用于供电的电源模块(1.1)和用于发送信号的发送阵列(1.5)，所述发送阵列(1.5)的输入端分别连接控制模块(1.3)和调制模块(1.4)，所述调制模块(1.4)的输入端连接编码模块(1.2)；所述的接收单元(2)包括有依次串联连接的用于接收信号的接收阵列(2.1)、信号预处理电路(2.2)、解调模块(2.3)、数模转换模块(2.4)和上位机模块(2.5)，其特征在于，所述发送阵列(1.5)设置有分别用于发送信号的2～16个结构相同的发送单元，所述接收阵列(2.1)设置有与所述发送单元相对应的用于接收信号的2～16个结构相同的接收单元。2.根据权利要求1所述的一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪，其特征在于，每个所述的发送单元包括有发射端柔性薄膜晶体管(T1)和连接在所述发射端柔性薄膜晶体管(T1)源极上的发射天线(F1)，所述发射端柔性薄膜晶体管(T1)的栅极连接所述控制模块(1.3)的输出端，所述发射端柔性薄膜晶体管(T1)的漏极连接所述调制模块(1.4)的输出端；每个所述的接收单元包括有接收端柔性薄膜晶体管(T2)和连接在所述接收端柔性薄膜晶体管(T2)源极上的接收天线(F2)，所述接收端柔性薄膜晶体管(T2)的栅极连接外部供电电源，所述接收端柔性薄膜晶体管(T2)的漏极连接所述信号预处理电路(2.2)输入端。3.根据权利要求2所述的一种基于柔性基底射频发送/接收模块的形变检测仪，其特征在于，每个所述的发送单元和每个所述的接收单元具体结构相同，具体包括有：由下至上设置有PET塑料基板(9)和SU8材料层(10)，设置在所述SU8材料层(10)上的用于构成发射端柔性薄膜晶体管(T1)或接收端柔性薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦国轩，赵政，张一波，王亚楠，党孟娇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12