[实用新型]基于环形电桥结构的水膜厚度检测传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于环形电桥结构的水膜厚度检测传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

近年来，高速公路建设的规模十分巨大，因此大量公路路面的监测和维护日益重要。公路路面在实际的使用过程中，积水会对整个路面结构产生不利的影响，并极大的增大了交通事故的发生几率。水膜厚度检测传感器能够准确测量路面积水厚度，从而实现对公路路面的实时测量和预警，对于高速公路系统的信息化和智能化以及交通事故的预防预警有着十分重要的意义。目前水膜厚度测量传感器主要基于光学和微波的原理。光学传感器主要是应用光学特性，通过对光反射、折射、光谱等的变化来测量水膜厚度。微波传感器主要是利用微波特性，通过微波信号反射系数的变化来测量水膜厚度。微波传感器通过压控振荡器（VC0）产生微波信号，微波信号通过功分电路分成两路，一路输入到微波检测器的第一输入端，一路输入到天线端，信号反射后再送往微波检测器的第二输入端，通过比较第一输入端和第二输入端的信号幅度相位比实现水膜厚度的测量。目前基于微波反射原理的水膜厚度检测传感器的功分电路是分立电路，电路中的分立电感、电容、电阻元件具有不可避免的温度效应和精度差异，会导致功分电路的一致性、可靠性的劣化以及温度漂移效应的产生，从而影响水膜厚度的检测。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种基于环形电桥结构的水膜厚度检测传感器，应用该结构的传感器可以消除由分立元件构成的功分电路对检测的影响，解决了传感器在一致性、可靠性、复杂性、温度稳定性和生产成本等诸多方面的问题，从而为实现基于环形电桥结构的水膜厚度检测传感器在路面传感器系统中的产业化应用提供了支持和保证。

技术方案： 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于环形电桥结构的水膜厚度检测传感器，该传感器包括压控振荡器、环形电桥、微波检测器和天线；

压控振荡器的输出端与环形电桥的第一端口相连；天线的输出端与环形电桥的第四端口相连；环形电桥的第二端口和第三端口分别与微波检测器的第一输入端和第二输入端相连；

压控振荡器用于产生微波信号，传送给环形电桥；

环形电桥根据功分比将该微波信号分为第一微波信号和第二微波信号两路，第一微波信号传输给微波检测器第一输入端，第二微波信号传输给天线；环形电桥同时还接收天线的反射信号，并将反射信号再次进行分配，其中一部分反射信号被输入到微波检测器第二输入端；

天线用于发射第二微波信号，并接收反射信号给环形电桥，

微波检测器，用于将第一微波信号与经过天线接收的反射信号进行幅度相位差的比较，实现水膜厚度检测的功能。

优选的，环形电桥包括微带线、微带介质基片和接地板，微带线和接地板分别位于微波介质基片的两个相对的表面，

环形电桥有四个端口，第一端口连接压控振荡器，第二端口和第三端口连接微波检测器，第四端口连接到天线馈电中。

有益效果：水膜厚度检测传感器在检测过程中受到由分立元件构成的功分电路温漂效应的影响，导致了传感器温度稳定性、一致性、重复性和可靠性的严重劣化。本实用新型中的基于环形电桥结构的水膜厚度检测传感器，采用全微带传输线的环形电桥结构，解决了分立元件的温漂效应，具有良好的温度稳定性，使得水膜厚度检测传感器的灵敏度、复杂性、可靠性和一致性都有了较大的改善。

附图说明

图1是基于环形电桥结构的水膜厚度检测传感器示意图。

压控振荡器101、环形电桥102、天线104和微波检测器103

图2是环形电桥结构示意图。

    图中1是微带线，2是介质基片，3是接地板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

参见图1－2，本实用新型提供的基于环形电桥结构的水膜厚度检测传感器包括压控振荡器101、环形电桥102、微波检测器103和天线104；

压控振荡器101的输出端与环形电桥102的第一端口201相连；天线104的输出端与环形电桥102的第四端口204相连；环形电桥102的第二端口202和第三端口203分别与微波检测器103的第一输入端和第二输入端相连；

压控振荡器101用于产生微波信号，传送给环形电桥102；