本发明专利技术公开了一种传感天线，包括具有密封通道的弹性材料体和位于所述密封通道内的常温液态金属；所述弹性材料体用于设置在被测物体上，当受到张力作用时，所述弹性材料体中的密封通道能够随被测物体的变形而产生对应的变形量，所述液态金属能够在所述密封通道内流动，使得所述传感天线的谐振频率与所述密封通道的变形量对应。此外，本发明专利技术还公开了一种包含上述天线的张力测量装置和负载计量系统。本发明专利技术公开的技术方案，能够应用于活动物体或旋转物体上。
【技术实现步骤摘要】
传感天线、张力测量装置及负载计量系统
本专利技术涉及张力测量领域，特别是一种传感天线、张力测量装置及传送系统的负载计量系统。
技术介绍
张力测量装置是一种用于测量物体张力的设备，具体可用于进行压力测量、负载测量、生物学测量及结构性能监控等。通常情况下，张力测量仪包括一个传感元件和一个测量元件，且传感元件与计算元件之间通过金属导线连接。该传感元件可以是一个位于绝缘弹性材料上的金属箔，使用时将该带有金属箔的弹性材料粘贴到物体表面，当物体变形时，带动该金属箔变形，从而引起金属箔的电阻变化，测量元件通过测量该金属箔的电阻变化计算出物体的变形情况。但上述这种张力测量装置无法应用于活动的物体或旋转的物体上。以物料传送系统为例，为了对物料进行计量，需要在负载传输装置，如物料传送带上间隔布置多个传感元件，每个传感元件设置在一个设定的单位区域内，而由于传感元件和测量元件之间通过导线连接，这样随着负载传输装置的移动，各传感元件与测量元件之间的导线连接就会发生缠绕。这不仅影响信号传输，还有可能使张力测量装置损坏。为了解决这个问题，目前张力测量装置中的传感元件通常为压阻薄膜式的传感元件，例如，为位于塑料或不锈钢支撑体上的娃制元件或陶瓷制元件，且该传感元件通过导线与外部的测量元件，如惠斯通电桥(Wheatstone bridge)相连。由于传感元件和测量元件之间连接有导线，因此通常将传感元件布置在负载传送装置的外侧，且与负载传送装置保持分离状态。同时需要设置一个额外的机械支撑结构，用于将负载传送装置上的负载压力传导到传感元件上。可见，这种测量方式会增加安装复杂度，且由于负载压力经过了中间的传递环节，使得测量结果不够准确。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术一方面提出了一种传感天线，另一方面提出了一种张力测量装置及应用于传送系统的负载计量系统，以便使张力测量装置不仅可以应用于静止物体上，也可直接应用于活动物体或旋转物体上。本专利技术提出的传感天线，包括:具有密封通道的弹性材料体和位于所述密封通道内的常温液态金属；所述弹性材料体用于设置在能够变形的被测物体上，当受到张力作用时，所述弹性材料体中的密封通道能够随被测物体的变形而产生对应的变形量，所述液态金属能够在所述密封通道内流动，使得所述传感天线的谐振频率与所述密封通道的变形量对应。本专利技术的一个实施方式中，所述张力传感天线为双极天线，所述弹性材料体上的密封通道为两个，构成所述天线的双极。优选，所述天线为无源天线。本专利技术的一个实施方式中，所述常温液态金属为共晶铟镓合金EGaIn。本专利技术的一个实施方式中，所述弹性材料体由硅胶、橡胶材料或塑胶材料制成。本专利技术的一个实施方式中，所述弹性材料体为聚二甲基硅氧烷。本专利技术所提出的张力测量装置，包括收发机和上述任一具体实现形式的传感天线，所述收发机用于发射电磁波信号，并接收所述张力传感天线反射的电磁波信号，其中能量损失最小的反射电磁波信号的频率即为所述天线的谐振频率。一种负载计量系统，包括:测速器、负载计量器和上述张力测量装置；其中，所述张力测量装置具有复数个张力测量天线，且所述天线有间隔地设置在负载传送装置的每个单位区域上；所述天线上的密封通道能够随着负载传送装置的变形而产生相应的变形量，并且密封通道的变形量与负载传送装置承载负载时的变形量对应；所述测速器用于测量负载传送装置的运动速度；所述负载计量器用于根据负载传送装置每个单位区域上的负载量和所述运动速度，确定负载传送装置上的负载流量；所述负载传送装置每个单位区域上的负载量是根据张力测量装置测量的每个天线的谐振频率的大小确定的。其中，所述张力传感天线粘贴在所述负载传送装置上，或者集成在所述负载传送装置上。从上述方案中可以看出，由于本专利技术实施例中的张力测量装置具有能够随待测物体的变形而产生相应变形的天线，并且利用无线通信领域内的射频识别(RFID，RadioFrequency Identification)技术,通过收发机发送无线电讯号识别天线并读写与待测物体变形量相关的谐振频率数据，而无需使收发机与天线机械接触或光学接触。这样就可以实现张力测量装置的传感元件(即天线)与测量元件(即收发机)之间的无线连接，使得该张力测量装置不仅可应用于静止物体上，还可应用于活动物体或旋转物体上，且避免了现有技术中需要将活动物体或旋转物体上的受力转换到负载测量元件上的机械支撑结构。此夕卜，由于少了中间的受力传递环节，因此提高了测量的准确性。此外，由于本专利技术的实施例中采用弹性材料形成的常温液态金属密封通道，这样使得可以根据待测量的张力范围来选择适当弹性的弹性材料，因而本专利技术的张力测量装置可以测量多种范围的张力。另外，由于弹性材料的弹性相当大，即利用弹性材料制作本专利技术的天线可以测量较大的张力。并且使用弹性材料使得天线具有变形可逆性和耐用性。此外，通过选择合适弹性的弹性材料还可以调整该天线的灵敏度。另外，可以利用简单的软光刻(soft lithograhpy)工艺来制造传感天线，并且利用一个复制模具即可生产多个天线，这使得本专利技术的产品制造成本低。此外，由于共晶铟镓合金是一种低粘度的液态金属合金，在常温下具有相对高的导电性，且共晶铟镓合金具有较低的毒性，因此本专利技术实施例中的张力传感天线采用共晶铟镓合金时具有较高的导电性、较强的机械稳定性和较高的安全性。另外，由于本专利技术实施例中的传感天线和收发机之间为无线连接，因此在将该张力测量装置应用于物流计量时，可将该张力测量装置中的测量张力的传感天线集成在负载传送装置上，这样就减少了独立传感天线的安装环节，并且也不必再设置天线的位置保持部件。【附图说明】下面将通过参照附图详细描述本专利技术的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本专利技术的上述及其它特征和优点，附图中:图1为本专利技术实施例中张力传感天线的结构示意图。图2为图1所示张力传感天线的一种加工方法中的弹性材料体的局部侧视图。图3为本专利技术实施例中在不同张力下收发机测量的天线的谐振频率的示意图。图4为本专利技术实施例中负载计量系统的结构示意图。其中，【附图说明】如下:110-弹性材料体111、112-微流动密封通道120-常温液态金属210-弹性材料体的第一层220-弹性材料体的第二层230-粘合剂211-微流动密封通道410-张力测量装置411-张力传感天线412-收发机420-测速器430-负载计量器440-负载传送装置【具体实施方式】本专利技术实施例中，为了减少现有技术中需要将活动物体或旋转物体上的受力转换到负载测量单元上的机械支撑结构，使得张力测量装置能够直接应用于活动物体或旋转物体上，考虑在张力测量装置的传感单元和计算单元之间采用无线连接。为此，本申请专利技术人在经过创造性的劳动后，克服惯性思维，考虑借鉴无线通信领域内的射频识别(RFID，RadioFrequency Identification)技术来测量负载。射频识别又称电子标签、无线射频识别，其可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的射频识别技术有低频(125k?134.2K)、高频(13.56Mhz)、超高频，无源等技术。为了能够进行张力测量，需要张力传感天线能够实现较明显的变形，为此，本申请的专利技术人通过大量创造性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种传感天线，包括：具有密封通道的弹性材料体和位于所述密封通道内的常温液态金属；所述弹性材料体用于设置在能够产生变形的被测物体上，当受到张力作用时，所述弹性材料体中的密封通道能够随被测物体的变形而产生对应的变形量，所述液态金属能够在所述密封通道内流动，使得所述天线的谐振频率与所述密封通道的变形量对应。
【技术特征摘要】
1.一种传感天线，包括:具有密封通道的弹性材料体和位于所述密封通道内的常温液态金属； 所述弹性材料体用于设置在能够产生变形的被测物体上，当受到张力作用时，所述弹性材料体中的密封通道能够随被测物体的变形而产生对应的变形量，所述液态金属能够在所述密封通道内流动，使得所述天线的谐振频率与所述密封通道的变形量对应。2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述传感天线为双极天线，所述弹性材料体上的密封通道为两个，构成所述天线的双极。3.根据权利要求1或2所述的天线，所述天线为无源天线。4.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述常温液态金属为共晶铟镓合金EGaIn05.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述弹性材料体由硅胶、橡胶材料或塑胶材料制成。6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述弹性材料体为聚二甲基硅氧烷。7.一种张力测量装置，包括收发机和如权利要求1至6...
【专利技术属性】
技术研发人员：张奇然，杜昭辉，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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