本质安全无线压力传感器天线设计研究
发布时间：2021-11-21 02:04
本文研究了一种应用于煤矿井下单体液压支柱之上测量矿压的本质安全无线压力传感器。介绍了传感器的散热设计、以及本质安全电路的设计与标准；讨论煤矿井下无线压力传感器天线的本质安全设计方法；设计了一种整合于本质安全壳体（本文采用金属壳体）的微带天线结构，初步研究了金属材质外壳开口与天线性能参数之间的制约因素。重点研究了在金属外壳单侧开口时，开口参数以及天线位置这两大因素对天线增益的影响。并通过仿真得到了在本安型设计下，天线辐射增益达到最佳时的设计方案。仿真与实测得出如下结论：第一，天线增益随金属外壳开口的长和宽的增大而增加，增加幅度逐渐减小，最大增益值与最小增益值相差约44.5db；第二，开口一侧的厚度在毫米级别上每减少1mm，天线增益增加约2db；第三，天线增益随微带天线距开口的距离减少而增加，在距离开口处1.4mm左右达到最大增益值。本研究给出了微带天线距金属壳开口位置与天线增益的量化表达式。通过简易装置测试，天线信号在给定环境中的传播距离可以满足生产实际需求。
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
外注式单体液压支柱装配图简图
图 2-2 PTHXXX-GPRS 无线压力传感器Figure 2-2 PTHXXX-GPRS wireless pressure se线虽然能够自如地发射接收信号，但是却不适合应下作业环境复杂，有时由于顶板压力过大而顶开能会对机械造成损坏。那么天线放置在外面就很容下空气潮湿，容易腐蚀天线。这些都不利于天线，下空间狭小，环境复杂，如果经常更换设备不仅仅的危险系数。这样就达不到无线压力传感器本身设减少人为因素的目的。矿井下压力传感器的设计需要将天线等通信设备。这样的设计可以保证天线设备的安全性，同时屏，将天线放置于金属外壳之内存在两个大问题：足够小的天线设备；第二就是天线信号的辐射问题
14之间相互通信。因此，方案一：在无线压力传感器金属外壳的两个侧面各开一条矩形开口。如图2-3所示，为开口模型1。使信号从一侧进入，并从另一侧发送信号。图2-3 在金属外壳两侧开口图Figure 2-3 Openings in the metal shell on both sides方案二：在无线压力传感器金属外壳的正面壳体上开口。开口处即接收信号又发射信号。如图2-4所示，为开口模型2。图2-4 在金属外壳一侧开口图Figure 2-4 Openings in the metal shell with a front基于天线信号向外发射与接收以及系统散热的方面考虑，金属外壳的开口越大天线信号发射与接收的能量越大，系统散热越好。本文设计的煤矿井下无线压力传感器要达到本质安全的标准，因此外壳的要求必须达到本质安全的要求。GB3836系列标准对煤矿井下外壳的要求也做了详细的介绍。对于开口部分，要添加上非金属材料。非金属材料需要考虑其材质（详见GB3836.1第24章）、热稳定性
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于车地无线通信的地铁信号系统抗干扰研究[J]. 刘鹏宇. 工业控制计算机. 2013(11)
[2]基于STM32控制的智能门铃[J]. 岳强,李明,吕宪伟. 机电产品开发与创新. 2013(02)
[3]浅谈无线局域网（WLAN）技术[J]. 姜乐水. 信息技术与信息化. 2012(05)
[4]基于Simplorer的非爆炸性本安电路仿真方法研究[J]. 樊京. 电气防爆. 2012(02)
[5]C51单片机的开发与应用[J]. 高铭泽. 硅谷. 2011(23)
[6]一种新型超宽带微带天线的设计[J]. 杨祁,杨晓冬,王莉莉. 应用科技. 2010(12)
[7]液压支架技术体系研究与实践[J]. 王国法. 煤炭学报. 2010(11)
[8]浅谈本质安全电路的分析与评价[J]. 张力. 电气防爆. 2010(02)
[9]煤矿本质安全的内涵与特征[J]. 成连华,林海飞. 矿业工程研究. 2009(03)
[10]煤炭工业可持续发展的工业化之路[J]. 黄温钢,张绍朋. 矿业快报. 2008(09)
硕士论文
[1]双极化微带天线及阵列的研究与设计[D]. 袁莉.西安电子科技大学 2013
本文编号：3508539
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
外注式单体液压支柱装配图简图
图 2-2 PTHXXX-GPRS 无线压力传感器Figure 2-2 PTHXXX-GPRS wireless pressure se线虽然能够自如地发射接收信号，但是却不适合应下作业环境复杂，有时由于顶板压力过大而顶开能会对机械造成损坏。那么天线放置在外面就很容下空气潮湿，容易腐蚀天线。这些都不利于天线，下空间狭小，环境复杂，如果经常更换设备不仅仅的危险系数。这样就达不到无线压力传感器本身设减少人为因素的目的。矿井下压力传感器的设计需要将天线等通信设备。这样的设计可以保证天线设备的安全性，同时屏，将天线放置于金属外壳之内存在两个大问题：足够小的天线设备；第二就是天线信号的辐射问题
14之间相互通信。因此，方案一：在无线压力传感器金属外壳的两个侧面各开一条矩形开口。如图2-3所示，为开口模型1。使信号从一侧进入，并从另一侧发送信号。图2-3 在金属外壳两侧开口图Figure 2-3 Openings in the metal shell on both sides方案二：在无线压力传感器金属外壳的正面壳体上开口。开口处即接收信号又发射信号。如图2-4所示，为开口模型2。图2-4 在金属外壳一侧开口图Figure 2-4 Openings in the metal shell with a front基于天线信号向外发射与接收以及系统散热的方面考虑，金属外壳的开口越大天线信号发射与接收的能量越大，系统散热越好。本文设计的煤矿井下无线压力传感器要达到本质安全的标准，因此外壳的要求必须达到本质安全的要求。GB3836系列标准对煤矿井下外壳的要求也做了详细的介绍。对于开口部分，要添加上非金属材料。非金属材料需要考虑其材质（详见GB3836.1第24章）、热稳定性
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于车地无线通信的地铁信号系统抗干扰研究[J]. 刘鹏宇. 工业控制计算机. 2013(11)
[2]基于STM32控制的智能门铃[J]. 岳强,李明,吕宪伟. 机电产品开发与创新. 2013(02)
[3]浅谈无线局域网（WLAN）技术[J]. 姜乐水. 信息技术与信息化. 2012(05)
[4]基于Simplorer的非爆炸性本安电路仿真方法研究[J]. 樊京. 电气防爆. 2012(02)
[5]C51单片机的开发与应用[J]. 高铭泽. 硅谷. 2011(23)
[6]一种新型超宽带微带天线的设计[J]. 杨祁,杨晓冬,王莉莉. 应用科技. 2010(12)
[7]液压支架技术体系研究与实践[J]. 王国法. 煤炭学报. 2010(11)
[8]浅谈本质安全电路的分析与评价[J]. 张力. 电气防爆. 2010(02)
[9]煤矿本质安全的内涵与特征[J]. 成连华,林海飞. 矿业工程研究. 2009(03)
[10]煤炭工业可持续发展的工业化之路[J]. 黄温钢,张绍朋. 矿业快报. 2008(09)
硕士论文
[1]双极化微带天线及阵列的研究与设计[D]. 袁莉.西安电子科技大学 2013
本文编号：3508539
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