[发明专利]具有吸收材料的磁机械共振器传感器

说明书

技术领域

本公开涉及磁机械共振器传感器，这些传感器被设计为监测环境变量、生物变量、和使用这些传感器的系统。

背景技术

磁机械共振器(MMR)使用产生磁场的射频源进行供电。MMR传感器以磁致伸缩和磁致弹性耦合的原理为基础。磁致伸缩涉及在经受磁场时改变铁磁材料的形状。磁致弹性耦合涉及在经受磁场时，材料的应力与张力之间的关系。

通常，MMR传感器与外部磁场耦合，并接收磁场磁能。MMR传感器将磁能转化为机械振荡。当撤除磁场后，机械振荡转化为磁能，并且传感器将磁场以共振频率进行辐射。然后检测器可测量传感器所辐射的磁能。MMR可用于构建无线传感器，以监测环境变量和生物变量。

发明内容

本公开的一些方面涉及感测装置，其包括磁偏置层、共振器、间隔件、和壳体。间隔件包括环境变化接收器。磁偏置层具有第一磁性表面和相背对的第二磁性表面，并且磁偏置层具有第一磁性材料。共振器具有第一共振器主表面和相背对的第二共振器主表面。共振器使用第二磁性材料。第二共振器主表面面向第一磁性表面。环境变化接收器的厚度响应于环境变量的变化而快速增加。

在一个示例中，感测装置包括磁偏置层、共振器、间隔件、和壳体。间隔件设置在磁偏置层与共振器之间并且包括环境变化接收器。磁偏置层具有第一磁性表面和相背对的第二磁性表面，并且磁偏置层具有第一磁性材料。共振器具有第一共振器主表面和相背对的第二共振器主表面。共振器使用第二磁性材料。第二共振器主表面面向第一磁性表面。环境变化接收器的厚度响应于环境变量的变化而快速增加。壳体具有一个或多个开口。磁偏置层、共振器和间隔件设置在壳体中。

在另一个示例中，感测装置包括磁偏置层、共振器、间隔件、环境变化接收器、和壳体。磁偏置层具有第一磁性表面和相背对的第二磁性表面。磁偏置层包含第一磁性材料。共振器具有第一共振器主表面和相背对的第二共振器主表面。共振器包括第二磁性材料。第二共振器主表面面向第一磁性表面。第一共振器主表面具有预定义通道。间隔件设置在磁偏置层与共振器之间。环境变化接收器靠近预定义通道设置。壳体容纳磁偏置层、共振器以及用于支撑共振器的支撑结构。

附图说明

附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，并且附图与具体实施方式一起阐明本发明的优点和原理。在附图中，

图1A是MMR传感器的一个实施方案的侧视图；

图1B是掀开盖子后的图lA所示的MMR传感器的顶部平面图；

图1C是图1A所示的MMR传感器的分解图；

图1D是示出了环境改变后图1A所示的MMR传感器的示例的侧视图；

图1E是掀开盖子后的图1D所示的示例的顶部平面图；

图2A是传感器的示意性物理模型；

图2B示出由于质量位置所导致的频率偏移；

图2C示出由于质量分布所导致的频率偏移；

图3A是MMR传感器的一个实施方案的侧视图；

图3B是掀开盖子后的图3A所示的MMR传感器的顶部平面图；

图3C是图3A所示的MMR传感器的分解图；

图3D示出环境改变后图3A所示的MMR传感器的示例的侧视图；

图4A至图4F示出预定义通道构造的一些示例；

图5A至图5G示出环境变化期间和环境变化之后共振器上的通道构造和质量分布的一些示例；

图6A至图6D示出共振器上预设置的环境变化接收器的一些示例；

图7A示出MMR传感器的一个实施方案的剖视图；

图7B示出与流体相互作用后的图7A所示的MMR传感器的示例的剖视图；

图7C示出MMR传感器的另一个实施方案的剖视图；

图7D示出与流体相互作用后的图7C所示的MMR传感器的示例的剖视图；

图8A至图8H示出壳体结构不同的MMR传感器的一些示例；

图9A示出使用一个或多个MMR传感器的感测系统的一个实施方案；

图9B至图9D示出使用一个或多个设置在容器中的MMR传感器的感测系统的另一个实施方案；

图10示出MMR传感器的共振信号的示例的曲线图；

图11A示出MMR感测系统的一个实施方案的流程图；并且

图11B示出用于监测消毒流程的有效性的MMR感测系统的一个实施方案的流程图；

图12A至图12D是具有不同构造且用于清洗监测的MMR传感器的示例性实施方案的相对于频率的阻抗曲线图；