[发明专利]一种基于机械超材料结构的无源无线温度传感器

说明书

本发明提供一种基于机械超材料结构的无源无线温度传感器，该温度传感器包括：基板、以及设置在基板上的至少一个温度感应单元与应变感应单元，应变感应单元包括机械超材料结构、LC谐振回路以及多个绝缘支撑件；其中，机械超材料结构与至少一个温度感应单元连接，以接收温度感应单元因温度变化所产生的单一方向的应变，并将单一方向的应变转换为多方向的应变，LC谐振回路通过多个绝缘支撑件与机械超材料结构连接，以在多方向的应变下产生谐振频率的变化，以通过互感耦合的方式非接触测量谐振频率，实现对温度的测量。本发明采用了无源无线的测量方式，使得该温度传感器功耗低、易于测量，同时还具有结构简单、测量误差小、工艺兼容等优势。

技术领域

本发明属于微电子器件技术领域，具体涉及一种基于机械超材料结构的无源无线温度传感器。

背景技术

温度传感器是一种将周围环境温度变化转换为电学量变化的传感器，按照原理可分为电容式、电阻式、热电偶式及MEMS式温度传感器，广泛应用于气象检测、工业控制、安全警报等领域。随着MEMS技术的发展，温度传感器趋向于微型化。微温度传感器是MEMS工艺制造的新型温度传感器，与传统温度传感器相比，微温度传感器具有体积小、易集成、功耗低、成本低等优势，同时也是信息化社会实现万物互联必不可缺的关键组成。在这样的发展前景下，开展温度传感器产业化方面的工作是非常有意义的。然而，目前的温度传感器仍存在灵敏度低、误差大以及功耗较大的缺陷。

因此，针对目前温度传感器存在的技术问题，有必要提出一种新的温度传感器，即基于机械超材料结构的无源无线温度传感器。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于机械超材料结构的无源无线温度传感器。

本发明提供一种基于机械超材料结构的无源无线温度传感器，所述温度传感器包括：基板、以及设置在所述基板上的至少一个温度感应单元与应变感应单元，所述应变感应单元包括机械超材料结构、LC谐振回路以及多个绝缘支撑件；其中，

所述机械超材料结构与所述至少一个温度感应单元连接，以接收所述温度感应单元因温度变化所产生的单一方向的应变，并将所述单一方向的应变转换为多方向的应变；

所述LC谐振回路通过所述多个绝缘支撑件与所述机械超材料结构连接，以在所述多方向的应变下产生谐振频率的变化，以通过互感耦合的方式非接触测量所述谐振频率，实现对温度的测量。

可选的，所述机械超材料结构包括：

第一超材料框架，所述第一超材料框架围设在所述LC谐振回路外侧，且所述第一超材料框架通过所述多个绝缘支撑件与所述LC谐振回路连接；

至少一个第二超材料框架，所述第二超材料框架自所述第一超材料框架向对应的所述温度感应单元延伸并与该温度感应单元相连。

可选的，所述第一超材料框架包括第一变形部和第一连接部，所述第二超材料框架包括第二变形部和第二连接部；其中，

所述第一变形部与所述第一连接部相连，并与所述LC谐振回路连接；

所述第二变形部与所述第二连接部相连，并与对应的所述温度感应单元相连，所述第二连接部还与所述第一变形部相连。

可选的，在沿所述第一变形部的长度方向上，所述第一变形部与所述LC谐振回路之间的距离先增大后减小；以及，

在沿所述第二变形部的长度方向上，所述第二变形部与所述LC谐振回路之间的距离先减小后增大。

可选的，所述第一变形部和所述第二变形部均呈折线状，且所述第一变形部和所述第二变形部的折线尖端相对设置。

可选的，所述LC谐振回路包括第一电容极板、多个第二电容极板和多个感应电感；其中，