本公開涉及用于監(jiān)測(cè)電導(dǎo)體的溫度的系統(tǒng)，并且具體地，涉及用于監(jiān)測(cè)包圍在至少(半)導(dǎo)電層中的電導(dǎo)體，例如配電系統(tǒng)中的電力電纜的電導(dǎo)體的溫度的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中壓和高壓配電系統(tǒng)在現(xiàn)代社會(huì)中起到重要作用。對(duì)于配電系統(tǒng)的“健康”來說，安全和保障始終是重要的因素。因此，應(yīng)當(dāng)存在能夠監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)的“健康”的技術(shù)。

在配電系統(tǒng)諸如中壓或高壓配電系統(tǒng)中，電纜的導(dǎo)體的溫度可隨著由線纜攜載的電流的增加而增加。因此，在此類系統(tǒng)中，可以通過例如在線纜接頭或結(jié)點(diǎn)處，監(jiān)視在線電導(dǎo)體的溫度來評(píng)估此類系統(tǒng)的“健康”。通常，流過線纜接頭或結(jié)點(diǎn)的正常電流可產(chǎn)生至多達(dá)例如約90℃的溫度。如果線纜接頭或結(jié)點(diǎn)的溫度增加超過那個(gè)溫度，則其可以指示該配電系統(tǒng)中發(fā)生某種錯(cuò)誤。另一方面，對(duì)于知道現(xiàn)有配電系統(tǒng)是否處于最大載流容量、知道是否可以使用現(xiàn)有系統(tǒng)可靠地分配額外的電力或者知道是否需要額外的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)支出也是有用的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

例如中壓或高壓配電系統(tǒng)中的在線電力電纜以及線纜接頭和結(jié)點(diǎn)通常被多個(gè)絕緣和(半)導(dǎo)電層絕緣保護(hù)，并且/或者常常被埋在地下或者被定位在高空。存在例如在線纜接頭或結(jié)點(diǎn)處，直接監(jiān)測(cè)或測(cè)量在線電導(dǎo)體的溫度的需要。

簡(jiǎn)而言之，在一個(gè)方面，本公開描述了用于直接感測(cè)、測(cè)量或監(jiān)測(cè)電力電纜的電導(dǎo)體的溫度的系統(tǒng)和方法。本文所述的一些實(shí)施方案提供與電導(dǎo)體熱接觸的表面聲波(saw)溫度傳感器。該saw溫度傳感器包括接收無線信號(hào)的天線。所接收的信號(hào)可以被轉(zhuǎn)換成saw信號(hào)，其可以隨著電導(dǎo)體的溫度而變化。通過測(cè)量saw信號(hào)可以感測(cè)、測(cè)量或監(jiān)測(cè)電導(dǎo)體的溫度。

在一個(gè)方面，提供了用于感測(cè)包圍在至少(半)導(dǎo)電層中的電導(dǎo)體的溫度的溫度感測(cè)裝置。該裝置包括表面聲波(saw)溫度傳感器，其包括具有主表面的基板、設(shè)置在基板的主表面上的換能器、以及電連接到換能器的一個(gè)或多個(gè)天線。一個(gè)或多個(gè)天線被構(gòu)造成接收或發(fā)送電磁信號(hào)，并且換能器被構(gòu)造成進(jìn)行電磁信號(hào)和saw信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，所述saw信號(hào)在基板的主表面上傳播。saw溫度傳感器的基板的至少一部分被設(shè)置成與電導(dǎo)體熱接觸，并且saw信號(hào)隨著電導(dǎo)體的溫度而變化。

在另一方面，電纜組件包括電導(dǎo)體、包圍電導(dǎo)體的(半)導(dǎo)電層、以及溫度感測(cè)裝置。溫度感測(cè)裝置包括表面聲波(saw)溫度傳感器，其包括具有主表面的基板、設(shè)置在基板的主表面上的換能器，以及電連接到換能器的一個(gè)或多個(gè)天線。一個(gè)或多個(gè)天線被構(gòu)造成接收或發(fā)送電磁信號(hào)，并且換能器被構(gòu)造成進(jìn)行電磁信號(hào)和saw信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，所述saw信號(hào)在基板的主表面上傳播。saw溫度傳感器的基板的至少一部分被設(shè)置成與電導(dǎo)體熱接觸，并且saw信號(hào)隨著電導(dǎo)體的溫度而變化。saw溫度傳感器設(shè)置在電導(dǎo)體和(半)導(dǎo)電層之間，并且被(半)導(dǎo)電層包圍。(半)導(dǎo)電層被構(gòu)造成為由電導(dǎo)體攜載的電力提供電磁屏蔽，同時(shí)允許一個(gè)或多個(gè)傳感器天線的電磁信號(hào)穿過該(半)導(dǎo)電層。

在另一方面，提供感測(cè)包圍在至少(半)導(dǎo)電層中的電導(dǎo)體的溫度的方法。該方法包括提供表面聲波(saw)溫度傳感器。saw溫度傳感器包括具有主表面的基板、設(shè)置在基板的主表面上的換能器、以及電連接到換能器的一個(gè)或多個(gè)天線。一個(gè)或多個(gè)天線被構(gòu)造成接收或發(fā)送電磁信號(hào)，并且換能器被構(gòu)造成進(jìn)行電磁信號(hào)和saw信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，所述saw信號(hào)在基板的主表面上傳播。該方法還包括將基板的至少一部分設(shè)置成與電導(dǎo)體熱接觸，使得saw信號(hào)隨著電導(dǎo)體的溫度而變化；提供被構(gòu)造成與saw溫度傳感器的一個(gè)或多個(gè)天線電磁連通的收發(fā)器單元；經(jīng)由收發(fā)器單元和一個(gè)或多個(gè)天線之間的電磁連通來檢測(cè)隨著電導(dǎo)體的溫度而變化的saw信號(hào)；以及基于所檢測(cè)的saw信號(hào)來確定電力傳輸線的溫度。

在本公開的示例性實(shí)施方案中獲得各種意料不到的結(jié)果和優(yōu)點(diǎn)。本公開的示例性實(shí)施方案的一個(gè)此類優(yōu)點(diǎn)是本文使用的一些無源saw溫度傳感器氣密地密封，以提供準(zhǔn)確的溫度測(cè)量，甚至在惡劣的溫度環(huán)境下，而無需外部物理應(yīng)力或設(shè)備的力學(xué)變化。另外，本文所述的實(shí)施方案允許無源saw溫度傳感器與外部遠(yuǎn)程換能器單元有效電磁連通。

示例性實(shí)施方案的列表

以下作為方面列出示例性實(shí)施方案。應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)施方案1至14和實(shí)施方案15至17中的任一個(gè)可以組合。

實(shí)施方案1為用于感測(cè)包圍在至少(半)導(dǎo)電層中的電導(dǎo)體的溫度的溫度感測(cè)裝置，該裝置包括：

表面聲波(saw)溫度傳感器，其包括具有主表面的基板、設(shè)置在基板的主表面上的換能器、以及電連接到換能器的一個(gè)或多個(gè)傳感器天線，該一個(gè)或多個(gè)傳感器天線被構(gòu)造成接收或發(fā)送電磁信號(hào)，并且換能器被構(gòu)造成進(jìn)行電磁信號(hào)和saw信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，所述saw信號(hào)在基板的主表面上傳播，

其中基板的至少一部分被設(shè)置成與電導(dǎo)體熱接觸，并且saw信號(hào)隨著電導(dǎo)體的溫度而變化。

實(shí)施方案2為根據(jù)實(shí)施方案1所述的裝置，其中換能器包括叉指式換能器(idt)。

實(shí)施方案3為根據(jù)實(shí)施方案1或2所述的裝置，其中saw溫度傳感器還包括設(shè)置在基板的主表面上的一個(gè)或多個(gè)反射器，該一個(gè)或多個(gè)反射器各自被設(shè)置成將saw信號(hào)的至少一部分反射回?fù)Q能器。

實(shí)施方案4為根據(jù)實(shí)施方案1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中saw溫度傳感器還包括金屬外殼以容納具有換能器的基板，并且傳感器天線被設(shè)置在金屬外殼的外部。

實(shí)施方案5為根據(jù)實(shí)施方案1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其中saw溫度傳感器設(shè)置在電導(dǎo)體和(半)導(dǎo)電層之間，并且被(半)導(dǎo)電層包圍。

實(shí)施方案6為根據(jù)實(shí)施方案1至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其中基板包括一種或多種壓電材料。

實(shí)施方案7為根據(jù)實(shí)施方案1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，該裝置還包括與一個(gè)或多個(gè)傳感器天線電磁連通的收發(fā)器單元，并且收發(fā)器單元被構(gòu)造成發(fā)送表示saw信號(hào)和電導(dǎo)體溫度的信號(hào)。

實(shí)施方案8為根據(jù)實(shí)施方案6所述的裝置，其中收發(fā)器單元設(shè)置在(半)導(dǎo)電層的外部。

實(shí)施方案9為根據(jù)實(shí)施方案1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其中電磁信號(hào)具有在vhf/uhf范圍內(nèi)的頻率。

實(shí)施方案10為根據(jù)實(shí)施方案1至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其中電導(dǎo)體攜載具有60hz頻率的電力。

實(shí)施方法11為電纜組件，包括：

電導(dǎo)體；

包圍電導(dǎo)體的(半)導(dǎo)電層；以及

根據(jù)實(shí)施方案1至10中任一項(xiàng)所述的溫度感測(cè)裝置，

其中saw溫度傳感器設(shè)置在電導(dǎo)體和(半)導(dǎo)電層之間，并且被(半)導(dǎo)電層包圍，并且

其中(半)導(dǎo)電層被構(gòu)造成為由電導(dǎo)體攜載的電力提供電磁屏蔽，同時(shí)允許一個(gè)或多個(gè)傳感器天線的電磁信號(hào)穿過該(半)導(dǎo)電層。

實(shí)施方案12為根據(jù)實(shí)施方案11所述的電纜組件，其中(半)導(dǎo)電層包括導(dǎo)電帶條，所述導(dǎo)電帶條沿著電導(dǎo)體的縱向軸線延伸。

實(shí)施方案13為根據(jù)實(shí)施方案11或12所述的電纜組件，其中(半)導(dǎo)電層包括被構(gòu)造成具有用作窗口的間隙的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電帶，以允許一個(gè)或多個(gè)天線的電磁信號(hào)穿過該(半)導(dǎo)電層。

實(shí)施方案14為根據(jù)實(shí)施方案13所述的電纜組件，其中(半)導(dǎo)電層包括允許一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電帶圍繞電導(dǎo)體纏繞的絕緣層。

實(shí)施方案15為感測(cè)包圍在至少(半)導(dǎo)電層中的電導(dǎo)體的溫度的方法，該方法包括：

提供表面聲波(saw)溫度傳感器，該saw溫度傳感器包括具有主表面的基板、設(shè)置在基板的主表面上的換能器、以及電連接到換能器的一個(gè)或多個(gè)天線，一個(gè)或多個(gè)天線被構(gòu)造成接收或發(fā)送電磁信號(hào)，并且換能器被構(gòu)造成進(jìn)行電磁信號(hào)和在基板的主表面上傳播的saw信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；

將基板的至少一部分設(shè)置成與電導(dǎo)體熱接觸，saw信號(hào)隨著電導(dǎo)體的溫度是可變化的；

提供被構(gòu)造成與saw溫度傳感器的一個(gè)或多個(gè)天線電磁連通的收發(fā)器單元；

經(jīng)由收發(fā)器單元和一個(gè)或多個(gè)天線之間的電磁連通來檢測(cè)隨著電導(dǎo)體的溫度而可變化的saw信號(hào)；以及

基于所檢測(cè)的saw信號(hào)來確定電力傳輸線的溫度。

實(shí)施方案16為根據(jù)實(shí)施方案15所述的方法，還包括提供(半)導(dǎo)電層以包圍saw溫度傳感器和電導(dǎo)體，并且saw溫度傳感器被設(shè)置在(半)導(dǎo)電層和電導(dǎo)體之間。

實(shí)施方案17為根據(jù)實(shí)施方案15或16所述的方法，其中(半)導(dǎo)電層被構(gòu)造成為由電導(dǎo)體攜載的電力提供電磁屏蔽，同時(shí)允許一個(gè)或多個(gè)天線的電磁信號(hào)穿過該(半)導(dǎo)電層。

如本說明書中所用：

“(半)導(dǎo)電的”指根據(jù)特定構(gòu)造，該層可為半導(dǎo)電的或?qū)щ姷摹?/p>

兩個(gè)制品之間的“熱接觸”指制品可以熱量方式彼此交換能量。

兩個(gè)制品之間的“直接接觸”指物理接觸。

已經(jīng)對(duì)本公開的示例性實(shí)施方案的各個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了匯總。上文的發(fā)明內(nèi)容并非旨在描述本公開的當(dāng)前某些示例性實(shí)施方案的每一個(gè)例示的實(shí)施方案或每一種實(shí)施方式。下面的附圖和具體實(shí)施方式更具體地舉例說明使用本文所公開的原理的某些優(yōu)選的實(shí)施方案。

附圖說明

結(jié)合附圖來考慮本公開的各種實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述可更全面地理解本公開，其中：

圖1為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的saw溫度傳感器的示意性框圖。

圖2為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于監(jiān)測(cè)電導(dǎo)體的溫度的系統(tǒng)的示意性框圖。

圖3a為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的saw溫度傳感器的透視側(cè)視圖。

圖3b為根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案的saw溫度傳感器的透視側(cè)視圖。

圖4為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于監(jiān)測(cè)線纜接頭組件中的電導(dǎo)體溫度的系統(tǒng)的應(yīng)用的部分剖視示意圖。

圖5為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的具有無源saw溫度傳感器的線纜接頭組件中的電導(dǎo)體的一部分的剖面圖。

圖6為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的saw溫度傳感器的部分橫截面?zhèn)纫晥D。

在這些附圖中，類似的附圖標(biāo)號(hào)表示類似的元件。雖然可不按比例繪制的以上附圖闡述了本公開的各種實(shí)施方案，但還可以想到在具體實(shí)施方式中所指出的其它實(shí)施方案。在所有情況下，本公開都通過示例性實(shí)施方案的表示而非通過表述限制來描述當(dāng)前公開的公開內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出許多其它修改形式和實(shí)施方案，這些修改形式和實(shí)施方案落在本公開的范圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)。

具體實(shí)施方式

本公開提供用于監(jiān)測(cè)例如中壓或高壓(例如，>1kv或>10kv)電力電纜的電導(dǎo)體的溫度的系統(tǒng)和方法的實(shí)施方案。使用“無源”裝置執(zhí)行此類監(jiān)測(cè)可特別有用，所謂“無源”設(shè)備是指不需要內(nèi)部電源(例如，電池)并且不需要物理連接到外部電源的裝置。在本公開中，可以找到在此類應(yīng)用中的用途的一種類型的無源裝置依賴于溫度敏感表面聲波(saw)設(shè)備或saw溫度傳感器。

圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的saw溫度傳感器20的示意性框圖。saw溫度傳感器20包括設(shè)置在基板20s的主表面上的換能器20t。基板20s可為例如包括一種或多種壓電材料的壓電基板。saw溫度傳感器20還包括被構(gòu)造成接收和發(fā)送電磁信號(hào)的天線20a。在一些實(shí)施方案中，電磁信號(hào)可以處于非常高或超高頻率(vhf/uhf)帶(例如，30mhz至3ghz)內(nèi)。天線20a電連接到換能器20t。換能器20t被構(gòu)造成接收來自天線20a的電磁信號(hào)并且例如通過逆壓電效應(yīng)將所接收的電磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成saw信號(hào)。saw信號(hào)可以在基板20s的主表面上作為聲波進(jìn)行傳播。在圖1的實(shí)施方案中，saw溫度傳感器20還包括一個(gè)或多個(gè)反射器20r。聲波的至少一部分可以被反射器20r反射回?fù)Q能器20t，其中反射的saw信號(hào)可以重新被轉(zhuǎn)換成要被天線20a發(fā)送的電磁信號(hào)。

應(yīng)當(dāng)理解，反射器20r可以為任選的。saw溫度傳感器20可以包括用于引導(dǎo)、調(diào)制或轉(zhuǎn)換聲波的任何合適的元件。在一些實(shí)施方案中，saw溫度傳感器20可以不包括反射器20r，并且代替地可以包括第二換能器，以將來自換能器20t的saw信號(hào)作為聲波而接收，而無需從反射器進(jìn)行第一反射，并且重新將所接收的saw信號(hào)轉(zhuǎn)換成要被電連接到第二換能器的第二天線發(fā)送的電磁信號(hào)。

在一些實(shí)施方案中，包括在其上設(shè)置有換能器20t和反射器20r的基板20s的saw溫度傳感器20的一些部件可以氣密地密封在包裝件內(nèi)。該包裝件可以為例如氣密地密封的陶瓷或金屬包裝件。天線20a可以設(shè)置在包裝件的外部，并且經(jīng)由例如包裝件的引腳和傳輸線諸如例如同軸線纜電連接到換能器20t。

基板20s的溫度可以影響在其上傳播的聲波的特性(例如，速度、振幅、相位、頻率等)。當(dāng)saw溫度傳感器20的基板20s的溫度改變時(shí)，在基板20s的主表面上傳播的聲波可以通過該溫度改變進(jìn)行調(diào)制。因此，可以調(diào)制從saw信號(hào)重新轉(zhuǎn)換的電磁信號(hào)的特性。在本文所公開的一些實(shí)施方案中，saw信號(hào)可以用于感測(cè)、測(cè)量或監(jiān)測(cè)基板20s的溫度。當(dāng)saw溫度傳感器20被放置成與電力電纜的一部分熱連通或熱接觸時(shí)，電力電纜的那部分的溫度的改變可以引起溫敏saw設(shè)備的溫度相應(yīng)改變。該溫度改變可以調(diào)制saw信號(hào)并且相應(yīng)地重新轉(zhuǎn)換電磁信號(hào)，該電磁信號(hào)可以被檢測(cè)和用于推斷電力電纜的那部分的溫度。

圖2為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于監(jiān)測(cè)電導(dǎo)體31的溫度的系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)100包括圖1的無源saw溫度傳感器20、收發(fā)器單元40和控制單元50。無源saw溫度傳感器20被設(shè)置成使得基板20s的至少一部分與電導(dǎo)體31的外表面熱接觸，使得在基板20s上傳播的聲波可以隨著電導(dǎo)體31的溫度而變化。

在一些實(shí)施方案中，無源saw溫度傳感器20可以接收來自收發(fā)器單元40的電磁信號(hào)，并且發(fā)送隨著電導(dǎo)體31的溫度而變化的反饋電磁信號(hào)?？刂茊卧?0可以與收發(fā)器單元40連通，以基于反饋電磁信號(hào)確定電導(dǎo)體31的溫度值。在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)100還可包括任選的中央監(jiān)控單元(圖2中未示出)。任選的中央監(jiān)測(cè)單元可以與控制單元50無線(例如，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò))或有線地連通，以接收所確定的電導(dǎo)體31的溫度值，并且因此作出決定。

在一些實(shí)施方案中，在操作期間，如果存在監(jiān)測(cè)電導(dǎo)體31的溫度的需要，則控制單元50可以向收發(fā)器單元40發(fā)送指令信號(hào)s1。一旦收發(fā)器單元40接收到指令信號(hào)s1，其就向無源saw溫度傳感器20發(fā)送電磁信號(hào)s2。無源saw溫度傳感器20可以接收電磁信號(hào)s2并且將其轉(zhuǎn)換成saw信號(hào)。該saw信號(hào)可以隨著電導(dǎo)體31的溫度而變化，例如由電導(dǎo)體31的溫度改變進(jìn)行調(diào)制。然后該saw信號(hào)可以被重新轉(zhuǎn)換成反饋電磁信號(hào)s3。收發(fā)器單元40可以檢測(cè)來自無源saw溫度傳感器20的反饋電磁信號(hào)s3，并且然后向控制單元50發(fā)送信號(hào)s4。反饋電磁信號(hào)s3和信號(hào)s4包含表示無源saw溫度傳感器20的saw信號(hào)的信息，該saw信號(hào)可以隨著電導(dǎo)體31的溫度而改變。控制單元50可以基于所確定的信號(hào)s4來確定電導(dǎo)體31的溫度值。

在一些實(shí)施方案中，可以基于所測(cè)量的反饋電磁信號(hào)s3通過控制單元50來確定電導(dǎo)體31的絕對(duì)溫度。在一些實(shí)施方案中，可以基于所測(cè)量的反饋電磁信號(hào)s3通過控制單元50來確定電導(dǎo)體31的溫度改變，并且因此可以確定電導(dǎo)體31的絕對(duì)溫度。

在一些實(shí)施方案中，系統(tǒng)100還可包括任選的能量獲取單元60。能量獲取單元60可以適于在ac電流流過電導(dǎo)體31時(shí)獲取來自電導(dǎo)體31的電力，并且將所獲取到的電力供應(yīng)給收發(fā)器單元40和/或控制單元50。

在一些實(shí)施方案中，無源saw溫度傳感器20可以測(cè)量處于例如-55℃至150℃溫度范圍的電導(dǎo)體31的溫度，其中溫度精度為例如+/-2℃或更高。

圖3a至圖3b示出根據(jù)一些實(shí)施方案的圖1和圖2的saw溫度傳感器20的兩個(gè)實(shí)施例21和22。圖3a的無源saw溫度傳感器21包括壓電基板21s、設(shè)置在基板21s的主表面211上的叉指式換能器(idt)、以及經(jīng)由電線212電連接到idt21t的天線21a。

天線21a被構(gòu)造成接收無線信號(hào)，諸如例如來自圖2的收發(fā)器單元40的vhf/uhf帶中的電磁信號(hào)。idt21t被構(gòu)造成將通過天線21a接收的電磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成saw信號(hào)s21。saw信號(hào)s21在基板21s的主表面211上作為聲波進(jìn)行傳播。無源saw溫度傳感器21還包括設(shè)置在基板21s的主表面211上的一個(gè)或多個(gè)反射器21r。反射器21r各自被構(gòu)造成將saw信號(hào)s21的一部分反射回idt21t。反射的saw信號(hào)s22可以被idt21t接收，并且被重新轉(zhuǎn)換成要被天線21a發(fā)送的反饋電磁信號(hào)。

在一些實(shí)施方案中，壓電基板21s可以包括一種或多種壓電材料。壓電材料可以為表現(xiàn)出壓電現(xiàn)象的任何合適的天然或合成材料，其包括例如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、鈮酸鉀、鈮酸鋰、鉭酸鋰、鎢酸鈉、鈮酸鉀鈉、鐵酸鉍、鈮酸鈉、鈦酸鉍、鈦酸鉍鈉、聚合物諸如聚偏二氟乙烯等。

在工作期間，壓電基板21s的至少一部分與圖2的電導(dǎo)體31熱接觸。當(dāng)電導(dǎo)體31的溫度改變時(shí)，聲波可以通過溫度改變來調(diào)制?？梢曰诜答侂姶判盘?hào)來確定電導(dǎo)體31的溫度。在圖3b的實(shí)施方案中，無源saw溫度傳感器22包括設(shè)置在idt21t的兩側(cè)上的一系列反射器22r和與idt21t的端子電連接的兩個(gè)天線22a，其中idt21t設(shè)置在壓電基板21s的中央部分中。在圖3a的實(shí)施方案中，idt21t設(shè)置在鄰近壓電基板21s的邊緣處。應(yīng)當(dāng)理解，一個(gè)或多個(gè)idt和一個(gè)或多個(gè)反射器可以以各種方式布置，只要無源saw溫度傳感器可以正確地工作。

在圖3a至圖3b的實(shí)施方案中，idt21t包括以叉指梳構(gòu)型(包括導(dǎo)電線或“指狀物”布置)布置的電極。該電極可以設(shè)置在壓電基板21s的主表面211上或嵌入到壓電基板21s的主表面211中。該電極可以由任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料諸如例如金屬、金屬合金、金屬填充的聚合物等制成。指狀物可以彼此平行設(shè)置，其間具有空間。當(dāng)輸入電信號(hào)由idt21t從天線(例如，21a或22a)接收時(shí)，輸入電信號(hào)可以在idt21t的指狀物之間產(chǎn)生交替極性。該交替極性可以通過壓電基板的壓電效應(yīng)在基板21s的主表面211上電極的指狀物之間產(chǎn)生拉伸和壓縮應(yīng)變的交替區(qū)域，并且可以在其上生成被稱為表面聲波(saw)的機(jī)械波。機(jī)械波或聲波的波長(zhǎng)可以為電極的指狀物之間的空間。聲波的頻率f0可以如以下公式所表示：

其中vp為聲波的相速度，并且p為指狀物之間的空間。

生成的機(jī)械波或聲波可以遠(yuǎn)離idt21t進(jìn)行傳播。在一些實(shí)施方案中，可以在idt21t和壓電基板21s的邊緣之間添加一個(gè)或多個(gè)機(jī)械吸收器，以防止干涉圖案或控制插入損耗。聲波貫穿基板的表面行進(jìn)，并且可以被一個(gè)或多個(gè)反射器反射回idt21t并且通過壓電效應(yīng)被重新轉(zhuǎn)換成電磁反饋信號(hào)。在一些實(shí)施方案中，聲波可以行進(jìn)到其它idt，通過壓電效應(yīng)將聲波轉(zhuǎn)換回反饋信號(hào)。對(duì)機(jī)械波或聲波作出的任何改變可以被反映在反饋信號(hào)中。在本公開中，saw信號(hào)隨著電導(dǎo)體的溫度變化，該溫度可以基于反饋信號(hào)來確定。

圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖2的用于監(jiān)測(cè)或測(cè)量例如包圍在線纜接頭組件30中的電導(dǎo)體31的溫度的系統(tǒng)100的應(yīng)用，該系統(tǒng)包括無源saw溫度傳感器20、收發(fā)器單元40和控制單元50。

在線纜接頭組件30中，電纜10的兩個(gè)部分被拼接。電纜10的每個(gè)部分包括電導(dǎo)體31、絕緣層33和(半)導(dǎo)電層35。絕緣層33和(半)導(dǎo)電層35包圍電導(dǎo)體31。連接器12同心地圍繞拼接的電導(dǎo)體31。第一(半)導(dǎo)電(或電極)層13(在這種情況下為金屬層)同心地圍繞拼接的電導(dǎo)體31和連接器12，從而圍繞連接器12和電導(dǎo)體31形成屏蔽法拉第籠。在一些實(shí)施方案中，“(半)導(dǎo)電的”指根據(jù)特定構(gòu)造，該層可為半導(dǎo)電的或?qū)щ姷?。絕緣層11(包含幾何形的應(yīng)力控制元件16)圍繞第一(半)導(dǎo)電層13。上述構(gòu)造被設(shè)置在用作屏蔽和接地層的第二(半)導(dǎo)電層14(在這種情況下為金屬外殼)的內(nèi)部。樹脂可以通過端口18中的一個(gè)被傾注到金屬外殼14中，以填充圍繞絕緣層11的區(qū)域。可收縮套管層15充當(dāng)最外層。

在該實(shí)施方案中，電導(dǎo)體31的部分被連接器12覆蓋，并且然后被第一(半)導(dǎo)電層13、絕緣層11、第二(半)導(dǎo)電層14和可收縮套管層15包圍。在該實(shí)施方案中，可收縮套管層15包括兩個(gè)重疊部分151和重疊部分152，以在重疊部分之間留出通道153。通道153是從可收縮套管層15的外部穿過第二(半)導(dǎo)電層14上的端口18到第二(半)導(dǎo)電層14的內(nèi)部。

如圖4所示，無源saw溫度傳感器20被定位成鄰近電導(dǎo)體31中的一個(gè)并且在第一(半)導(dǎo)電層13的內(nèi)部。優(yōu)選地，電導(dǎo)體31的一部分暴露在電纜10的絕緣層33和連接器12之間，并且無源saw溫度傳感器20可被定位在電導(dǎo)體31的暴露部分的外表面。將在下文中結(jié)合圖5給出關(guān)于無源saw溫度傳感器20的位置的更具體描述。

收發(fā)器單元40被定位在第一(半)導(dǎo)電層13的外部且在第二(半)導(dǎo)電層14的內(nèi)部，即在第一(半)導(dǎo)電層13和第二(半)導(dǎo)電層14之間。收發(fā)器單元40可以包括可為任何類型天線的天線，其包括例如感應(yīng)線圈、印刷天線等。收發(fā)器單元40可以包括可圍繞圖4的絕緣層11定位的兩個(gè)或更多個(gè)天線。在一些實(shí)施方案中，收發(fā)器單元40的天線和無源saw溫度傳感器20的天線21a可以位于相同的橫截面中，以便改善兩者間的電磁連通。下文將參照?qǐng)D5提供關(guān)于收發(fā)器單元40的實(shí)施方案和其定位的更具體的描述。

在一些實(shí)施方案中，無源saw溫度傳感器20和收發(fā)器40的配對(duì)可以位于電纜10的各個(gè)位置處。無源saw溫度傳感器20可以設(shè)置在鄰近電導(dǎo)體31處，并且被電纜10的(半)導(dǎo)電層35和絕緣層33包圍。收發(fā)器單元40可以位于(半)導(dǎo)電層35的外部，并且被構(gòu)造成與無源saw溫度傳感器20的天線20a電磁連通。一系列此類配對(duì)可以沿著電纜10分布，以提供電導(dǎo)體31的溫度分布。

再次參考圖4，控制單元50被構(gòu)造成通過電線51與收發(fā)器單元40進(jìn)行連通。電線51可以容納在通道153內(nèi)，以便電線51可以從收發(fā)器單元40通過端口18延伸到控制單元50。包括電力感應(yīng)線圈61的任選的能量獲取單元60可以定位在組件30的外部并且圍繞線纜10，或定位在第二(半)導(dǎo)電層14和可收縮套管層15之間。能量獲取單元60可以用于通過電線52向收發(fā)器單元40和/或控制單元50供應(yīng)電力。貫穿本說明書，盡管電線51和電線52各自被稱為“電線”，但應(yīng)當(dāng)理解，電線51和電線52中的任一個(gè)或兩者可按系統(tǒng)起作用的需求包括多根電線。

在一些實(shí)施方案中，任選的能量獲取單元60的感應(yīng)電圈61可以包括例如鐵芯電流變壓器、空氣芯電流變壓器或羅科夫斯基線圈。感應(yīng)線圈61可以定位在第一(半)導(dǎo)電層13的外部，或者定位在第二(半)導(dǎo)電層的外部(如果一個(gè)已被使用)。優(yōu)選地，能量獲取單元60可以主要用于將所獲取的電力提供給收發(fā)器單元40，所以能量獲取單元60可以定位在收發(fā)器單元40所位于的層的外部。因此，能量獲取單元60可經(jīng)由一根或多根電線與收發(fā)器單元40電連接。在一些實(shí)施方案中，能量獲取單元60還可包括任選的整流器電路，以便將所獲取的電力調(diào)整為適用于收發(fā)器單元40和/或控制單元50。

圖5示出了示出圖4的無源saw溫度傳感器20的示例性位置的更近的透視圖，其中無源saw溫度傳感器20被放置在鄰近連接器12的電導(dǎo)體31上。圖6為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的無源溫度傳感器20的橫截面圖。在圖5的實(shí)施方案中，可收縮套管層15是連續(xù)的，并且已在可收縮套管層15中切割出孔，以容納端口18并且允許電線51伸出。

作為實(shí)施例，圖6的無源saw溫度傳感器包括天線20a和具有換能器20t、反射器20r以及設(shè)置在其上的其它部件的基板20s?；?0s和設(shè)置在其上的部件氣密地密封在包裝件20p內(nèi)部。包裝件20p可以為例如氣密地密封的陶瓷或金屬包裝件。在一些實(shí)施方案中，包裝件20p可以提供具有腔的外殼，以接收基板20s，其中基板20s可以安裝在外殼的壁上。該外殼可以由導(dǎo)電材料諸如例如銅制備。天線20a和在基板20s上的換能器20t(未示出)經(jīng)由傳輸線220電連接，其中傳輸線220可以為例如同軸線纜。

夾具210被提供用來安裝天線20a和包裝件20p。在圖6的實(shí)施方案中，夾具210包括主體2101和管道2102。管道2102適于容納電導(dǎo)體31，以使電導(dǎo)體31穿過管道2102。主體2101具有室2103以容納包裝件20p，并且室2103可以與管道2102連通，這樣在工作中包裝件20p內(nèi)部的基板20s的至少一部分可以與導(dǎo)電體31的外表面熱接觸。天線20a可以適于各種配置/幾何形狀，以促進(jìn)與如圖5所示設(shè)置在第一(半)導(dǎo)電層13的外部的收發(fā)器單元40的電磁連通。夾具210還包括蓋2104以包圍主體2101。應(yīng)當(dāng)理解，兩個(gè)或更多個(gè)天線20a和/或兩個(gè)或更多個(gè)包裝件20p可以容納在夾具210中，其中包裝件內(nèi)部的天線和idt可以按各種方式進(jìn)行電連接。

再次參考圖6和圖7，無源saw溫度傳感器20的基板20s的至少一部分被設(shè)置成與電導(dǎo)體31熱接觸。在一些實(shí)施方案中，密封基板20s的包裝件20p可以通過例如導(dǎo)熱膏附著到電導(dǎo)體31的表面。在一些實(shí)施方案中，包裝件20p可以與電導(dǎo)體31的表面直接接觸。應(yīng)當(dāng)理解，包裝件20p可以為任何合適的形狀，只要可以提供合適的熱接觸表面以有效地交換基板20s和電導(dǎo)體31之間的熱量。

在一些實(shí)施方案諸如圖4和圖6所示的實(shí)施方案中，包括天線20a的無源saw溫度傳感器20位于電磁屏蔽層諸如第一(半)導(dǎo)電(或電極)層13或(半)導(dǎo)電層35的內(nèi)部，并且收發(fā)器單元40位于電磁屏蔽層的外部。電磁屏蔽層圍繞電導(dǎo)體31和/或連接器12，從而提供由電導(dǎo)體31攜載的電力的有效屏障。例如，第一(半)導(dǎo)電(或電極)層13可以屏蔽由壓接導(dǎo)致的連接器12上的角度放電。在一些實(shí)施方案中，由電導(dǎo)體31攜載的電力具有例如60hz的頻率。本公開認(rèn)識(shí)到如果電磁屏蔽層諸如第一(半)導(dǎo)電(或電極)層13或(半)導(dǎo)電層35設(shè)計(jì)不當(dāng)，則可影響無源saw溫度傳感器20的天線20a和收發(fā)器單元40之間的電磁連通。

本公開中以下描述的一些實(shí)施方案提供一個(gè)或多個(gè)(半)導(dǎo)電層，諸如第一(半)導(dǎo)電(或電極)層13或(半)導(dǎo)電層35。(半)導(dǎo)電層圍繞并且包圍電導(dǎo)體31和無源saw溫度傳感器20。收發(fā)器單元40設(shè)置在(半)導(dǎo)電層的外部。在不顯著地影響無源saw溫度傳感器20的天線20a和收發(fā)器單元40之間的電磁連通的情況下，(半)導(dǎo)電層被構(gòu)造成提供由電導(dǎo)體31攜載的電力的電磁屏蔽。

在一些實(shí)施方案中，(半)導(dǎo)電層可以包括圍繞電導(dǎo)體31的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電帶。該帶可以為例如包括導(dǎo)電網(wǎng)格的精細(xì)編織網(wǎng)帶。示例性帶可從美國(guó)明尼蘇達(dá)州圣保羅的3m公司(3mcompany(saintpaul,mn,usa)以商品名scotch24電屏蔽帶商購(gòu)獲得，它們是導(dǎo)電金屬抽頭，由鍍錫銅線編織并能夠在130℃的溫度下工作。在一些實(shí)施方案中，多個(gè)帶被布置成其間具有間隙或空間。在其它實(shí)施方案中，可以使用在其導(dǎo)電網(wǎng)格之間包括間隙或空間的單個(gè)帶。間隙或空間可以用作窗口，以允許無源saw溫度傳感器20的天線20a和收發(fā)器單元40之間的電磁連通。間隙或空間可以具有例如0.05mm至25mm或0.1mm至10mm的尺寸。在沒有空間或間隙的情況下，(半)導(dǎo)電層可阻礙來自天線20a或收發(fā)器單元40的電磁信號(hào)傳輸通過。

在一些實(shí)施方案中，(半)導(dǎo)電層還可以包括允許一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電帶圍繞電導(dǎo)體31纏繞以形成導(dǎo)電表面的絕緣基部層。具有間隙或空間的導(dǎo)電表面可以形成頻率選擇性的表面，其可以對(duì)特定范圍頻率(例如，在vhf/uhv范圍內(nèi))的電磁信號(hào)相對(duì)透明，同時(shí)對(duì)由電導(dǎo)體31攜載的電力相對(duì)屏蔽。

在一些實(shí)施方案中，(半)導(dǎo)電層可以包括沿著電導(dǎo)體的縱向軸線延伸的并且圍繞電導(dǎo)體的外部纏繞的導(dǎo)電帶條。導(dǎo)電帶將不形成圓柱形電流回路，并且可以抑制可能的渦電流。渦電流的抑制可以有助于vhf/uhv范圍內(nèi)的電磁信號(hào)傳輸通過。

本文所述的一些實(shí)施方案提供包括無源saw溫度傳感器的溫度感測(cè)裝置。無源saw溫度傳感器可以為氣密地密封的系統(tǒng)，其可以暴露于惡劣的溫度環(huán)境中，并且在沒有外部物理應(yīng)力或傳感器的力學(xué)改變的情況下測(cè)量電導(dǎo)體的溫度。本文所述的一些無源saw溫度傳感器可以經(jīng)受許多次循環(huán)測(cè)量，而不引起故障機(jī)理諸如例如機(jī)械應(yīng)力。

整個(gè)本說明書中提及的“一個(gè)實(shí)施方案”、“某些實(shí)施方案”、“一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案”或“實(shí)施方案”，無論在術(shù)語(yǔ)“實(shí)施方案”前是否包括術(shù)語(yǔ)“示例性的”都意指結(jié)合該實(shí)施方案描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性包括在本公開的某些示例性實(shí)施方案中的至少一個(gè)實(shí)施方案中。因此，在整個(gè)本說明書的各處出現(xiàn)的短語(yǔ)諸如“在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中”、“在某些實(shí)施方案中”、“在一個(gè)實(shí)施方案中”或“在實(shí)施方案中”不一定是指本公開的某些示例性實(shí)施方案中的相同的實(shí)施方案。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性可在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中以任何合適的方式組合。

雖然本說明書已經(jīng)詳細(xì)地描述了某些示例性實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在理解上述內(nèi)容后，可以很容易地想到這些實(shí)施方案的修改形式、變型形式和等同形式。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本公開不應(yīng)不當(dāng)?shù)厥芟抻谝陨详U述的例示性實(shí)施方案。特別地，如本文所用，用端值表述的數(shù)值范圍旨在包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。另外，本文所用的所有數(shù)字都被認(rèn)為是由術(shù)語(yǔ)“約”修飾。此外，已對(duì)各種示例性實(shí)施方案進(jìn)行了描述。這些以及其它實(shí)施方案均在以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。