[发明专利]非接触式信号与能量耦合传输装置

说明书

技术领域

本发明属于无线信号传输领域。

背景技术

目前，信号与能量的传输主要通过电缆、电线等有线连接来实现，随着通信技术的发展，无线信号传输技术得到了广泛的应用。

但是在测试测量领域中，无线信号传输装置的应用范围仍受到能源供给问题的制约，尤其在大型轴承、齿轮等旋转体的参数测量方面，目前常规的测量方法，仍存在导线裸露、机构磨损、碳积、接触电火花等问题，这些问题严重影响了对这些重要结构件的测试与测量，也使得大型船舶、机车等设备中核心旋转部件的应力、升温等重要参数的测量存在一定难度，目前由于参数测量设备的接线不便、体积较大等方面的原因，这类参数的测量多数情况下都只能在实验室中未完全装配成型的设备组件上完成，更导致部分体积小、空间有限的部件各项参数只能通过理论计算来确定，而无法进行实际测量。

发明内容

为了解决现有无线信号传输装置中供电端与用电负载通过金属导体接触供电，造成的导线裸露、机构磨损、碳积、接触电火花的问题，本发明提供了一种非接触式信号与能量耦合传输装置。

非接触式信号与能量耦合传输装置，它包括初级装置和次级装置，所述的初级装置包括外壳、2N个初级线圈、能量发射电路和信号接收电路，所述的次级装置包括圆环形壳体、2X个次级线圈、能量接收电路和信号发射电路，所述的2N个初级线圈、能量发射电路和信号接收电路均固定在外壳内，所述的2N个初级线圈串联连接，其中M个初级线圈与能量发射电路的能量发射端连接，剩余2N-M个初级线圈均与信号接收电路的信号接收端连接，所述的2X个次级线圈、能量接收电路和信号发射电路固定在圆环形壳体内，所述的2X个次级线圈串联连接，其中K个次级线圈与能量接收电路的能量接收端连接，剩余2X-K个次级线圈均与信号发射电路的信号发射端连接，所述的初级装置与次级装置的垂直距离为大于5mm小于50mm，所述的N为正整数，M为正整数，且2N大于M，所述的X为正整数，K为正整数，且2X大于K。

由于信号发射电路的数据信号中的数据信息包含在数据信号波的频率和相位中，为减少由于相位差的存在，造成的数据信号波与能量波的抵消，应使信号发射电路的数据信号和能量接收电路的电能信号的初始相位相同。

原理分析：

电能直接供给初级装置中的能量发射电路，能量发射电路与初级线圈相连，将能量加载到初级线圈，初级线圈通过电磁感应将能量传递到次级线圈，并发送至能量接收电路，能量接收电路为信号发射电路供电，使得信号发射电路开始工作，信号发射电路与次级线圈相连，将高频数据信号加载至低频的电能传输波形上，次级线圈与初级装置的初级线圈形成耦合磁路，由信号接收电路检出。

本发明带来的有益效果是，使现有无线信号传输装置的供电端与用电负载机械达到了分离的效果，避免了传统的通过金属导体接触供电造成导线裸露、机构磨损、碳积、接触电火花的问题；同时，将高频数据信号加载在能量传输信号上进行传输，克服了线圈分置带来的相互耦合干扰以及能量损耗和信息丢失的缺陷。

附图说明

图1是本发明所述的非接触式信号与能量耦合传输装置的原理示意图。

图2是本发明所述的非接触式信号与能量耦合传输装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的非接触式信号与能量耦合传输装置，它包括初级装置和次级装置，所述的初级装置包括外壳1、2N个初级线圈2、能量发射电路4-1和信号接收电路3-1，所述的次级装置包括圆环形壳体6、2X个次级线圈5、能量接收电路4-2和信号发射电路3-2，所述的2N个初级线圈2、能量发射电路4-1和信号接收电路3-1均固定在外壳1内，所述的2N个初级线圈2串联连接，其中M个初级线圈2与能量发射电路4-1的能量发射端连接，剩余2N-M个初级线圈2均与信号接收电路3-1的信号接收端连接，所述的2X个次级线圈5、能量接收电路4-2和信号发射电路3-2固定在圆环形壳体6内，所述的2X个次级线圈5串联连接，其中K个次级线圈5与能量接收电路4-2的能量接收端连接，剩余2X-K个次级线圈5均与信号发射电路3-2的信号发射端连接，所述的初级装置与次级装置的垂直距离为大于5mm小于50mm，所述的N为正整数，M为正整数，且2N大于M，所述的X为正整数，K为正整数，且2X大于K。

具体实施方式二：参见图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的非接触式信号与能量耦合传输装置的区别在于，所述的圆环形壳体6由两个半环形壳体组成。