沿著混響空腔中的多個(gè)路徑的無線電力收集的制作方法
【專利摘要】一種包括以下結(jié)構(gòu)的裝置，該結(jié)構(gòu)包含在利用電磁能激發(fā)時(shí)產(chǎn)生具有隨機(jī)分布的場的振幅和極性的電場的空腔。該裝置進(jìn)一步包括空腔內(nèi)的傳感器。該傳感器具有用于沿著空腔內(nèi)的不同路徑無線收集操作電力的多個(gè)天線。
【專利說明】沿著混響空腔中的多個(gè)路徑的無線電力收集

【背景技術(shù)】
[0001]在商用飛機(jī)中，傳感器可以位于燃料箱中測量溫度、水分含量、燃料平面、氧氣水平、及其他物理量。因?yàn)槊绹?lián)邦政府法規(guī)禁止電力存儲(chǔ)設(shè)備(諸如電池和超級電容)設(shè)于燃料箱內(nèi)部，所以傳感器從燃料箱外部的電源接收電力。
[0002]電力可以通過延伸到燃料箱中的電線提供給傳感器。該電線同樣可以被用來數(shù)據(jù)通信。然而，電線會(huì)增加飛機(jī)的重量。所增加的重量會(huì)增加飛機(jī)的運(yùn)營成本。電線因需要檢查同樣會(huì)增加維護(hù)成本。
[0003]在替代方式中，傳感器可以從周圍環(huán)境的源(例如，振動(dòng)、熱能和太陽能)收集能量。然而，從周圍環(huán)境的源的收集是不可靠而且不一致的，而且，對于密閉結(jié)構(gòu)，如燃料箱，未必是可行的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本文中的實(shí)施方式，一種包含以下結(jié)構(gòu)的裝置，該結(jié)構(gòu)包括空腔，當(dāng)利用電磁能激發(fā)該空腔時(shí)產(chǎn)生具有隨機(jī)分布的場振幅和極性的電場。該裝置進(jìn)一步包括空腔內(nèi)的傳感器。傳感器具有用于沿著空腔內(nèi)部不同的路徑無線收集操作電力(operating power)的多個(gè)天線。
[0005]根據(jù)本文中的另一實(shí)施方式，一種方法，包括操作混響空腔中的傳感器，包括收集從空腔內(nèi)部的多個(gè)方向和方位入射的能量，組合(combine)所收集的能量，并且使用所結(jié)合的能量為傳感器提供電力。
[0006]根據(jù)本文中的另一實(shí)施方式，一種運(yùn)載工具包括一種燃料箱，并且燃料箱傳感器安裝在燃料箱內(nèi)部。傳感器具有用于沿著箱內(nèi)部不同的路徑無線收集能量的多個(gè)天線。
[0007]根據(jù)本文中的另一實(shí)施方式，一種飛機(jī)包括燃料箱，以及燃料箱內(nèi)部的多個(gè)燃料箱傳感器。至少一些燃料箱傳感器具有用于無線收集從箱內(nèi)的多個(gè)方向和方位入射的操作電力的多個(gè)天線。
[0008]根據(jù)本文中的另一實(shí)施方式，一種傳感器包括沿著不同的路徑引導(dǎo)的多個(gè)天線，以及用于組合在天線上收集的電力的電路。天線被調(diào)諧到不同頻率。傳感器被配置為如果在任何天線上沒有接收到電力則變?yōu)榉沁\(yùn)行。傳感器進(jìn)一步包括換能器，該換能器用于使用來自電路中的電力測量物理量。
[0009]根據(jù)本文中的另一實(shí)施方式，傳感器系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器，該多個(gè)傳感器用于執(zhí)行物理參數(shù)的測量，每一個(gè)傳感器具有多個(gè)天線和用于收集操作能量的電路，天線被調(diào)諧到不同頻率。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種裝置，包括一種包括空腔的結(jié)構(gòu)，其空腔當(dāng)利用電磁能來激發(fā)時(shí)產(chǎn)生具有隨機(jī)分布的場振幅和極性的電場；以及空腔內(nèi)的傳感器，該傳感器具有用于沿著空腔內(nèi)部不同的路徑無線收集操作電力的多個(gè)天線。
[0011]有利地，所述空腔具有變化的邊界條件。
[0012]有利地，傳感器包括用于組合從天線收集的電力的電路。優(yōu)選地，傳感器包括換能器，該換能器用于使用組合的電力以執(zhí)行測量。優(yōu)選地，傳感器進(jìn)一步包括由組合電力來操作的數(shù)據(jù)發(fā)射器。
[0013]有利地，傳感器被配置為在空腔內(nèi)部的能量衰減過程中變?yōu)榉沁\(yùn)行。優(yōu)選地，傳感器存儲(chǔ)不多于200微焦?fàn)柕哪芰俊?br> [0014]有利地，本發(fā)明進(jìn)一步包括空腔外部的電源，以及空腔內(nèi)部的用于利用電磁能激發(fā)空腔的至少一個(gè)輻射元件。
[0015]有利地，天線具有不同的平面和方位。優(yōu)選地，該天線是空間移位的并正交取向的。優(yōu)選地，該天線空間移位在電磁能頻率處的波長的部分(fract1n)。
[0016]有利地，天線被調(diào)諧到不同的頻帶。
[0017]有利地，本發(fā)明進(jìn)一步包括空腔內(nèi)的至少一個(gè)附加傳感器，每一個(gè)附加傳感器具有用于沿著空腔內(nèi)部不同的路徑無線收集操作電力的多個(gè)天線。優(yōu)選地，至少一個(gè)傳感器的不同的天線被調(diào)諧到不同的可用頻率。可選地至少一個(gè)傳感器的所有天線被調(diào)諧到特定頻率?？蛇x地，不同的傳感器被調(diào)諧到不同頻率，以利用空腔的物理約束。
[0018]有利地，該結(jié)構(gòu)包括燃料箱。
[0019]有利地，該結(jié)構(gòu)包括飛機(jī)客艙。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種方法包括，操作在混響空腔的傳感器，包括收集從空腔內(nèi)部的多個(gè)方向和方位入射的能量；組合收集的能量；以及使用組合的能量為傳感器供電。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種運(yùn)載工具，包括燃料箱；以及安裝到燃料箱內(nèi)的燃料箱傳感器，該傳感器具有用于沿著箱內(nèi)不同的路徑無線收集能量的多個(gè)天線。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種飛機(jī)，包括燃料箱；以及燃料箱內(nèi)的多個(gè)燃料箱傳感器，至少一些燃料箱傳感器具有用于收集從箱內(nèi)的多個(gè)方向和方位無線入射的操作電力的多個(gè)天線。
[0023]有利地，燃料箱容納在翼盒內(nèi)部，并且其中，線纜穿透翼盒的并且終止于燃料箱內(nèi)的輻射元件處。
[0024]有利地，本發(fā)明進(jìn)一步包括機(jī)艙和機(jī)艙內(nèi)的多個(gè)機(jī)艙傳感器，至少一些機(jī)艙傳感器具有用于沿著機(jī)艙內(nèi)不同的路徑無線收集能量的多個(gè)天線。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種傳感器，包括指向不同路徑的多個(gè)天線，該天線被調(diào)諧到不同頻率；用于組合在天線上收集的電力的電路，傳感器被配置為當(dāng)在任何天線上沒有接收到電力時(shí)則變?yōu)榉沁\(yùn)行；以及用于使用來自電路的電力以測量物理量的換能器。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種傳感器系統(tǒng)，包括用于執(zhí)行物理參數(shù)的測量的多個(gè)傳感器，每一個(gè)傳感器具有用于收集操作能量的多個(gè)天線和電路，該天線被調(diào)諧到不同頻率。
[0027]這些特征與功能可以在各種實(shí)施方式中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)或與其它實(shí)施方式組合來實(shí)現(xiàn)。實(shí)施方式的更多細(xì)節(jié)將參考以下說明和附圖來了解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是包括具有空腔以及該空腔內(nèi)的傳感器的裝置結(jié)構(gòu)的圖示。
[0029]圖2是一種傳感器的圖示，該傳感器沿著空腔內(nèi)不同的路徑收集能量，組合所收集的能量，并且使用所組合的能量以執(zhí)行傳感器功能。
[0030]圖3是收集混響空腔內(nèi)的電力的方法的圖示。
[0031]圖4A、圖4B以及圖4C是傳感器不同配置的圖示。
[0032]圖5是飛機(jī)的圖示。
[0033]圖6是包括燃料箱和多個(gè)傳感器的機(jī)翼組件的圖示。

【具體實(shí)施方式】
[0034]參考圖1，示出了具有空腔120的結(jié)構(gòu)110，以及利用電磁能激發(fā)空腔的源。激發(fā)源包括空腔120內(nèi)的輻射單元130、空腔120外的發(fā)射器131和電源132。盡管在空腔外示出，但是發(fā)射器131也可以替代地位于空腔內(nèi)部。
[0035]當(dāng)利用電磁能激發(fā)時(shí)，空腔120反射能量并產(chǎn)生駐波電場?？涨?20的壁122可以由反射電磁能的材料(例如，金屬)制成，或者壁122可以涂覆有或者覆蓋有反射電磁能的材料(例如，油漆或者箔片)。電磁能的波長與空腔120的尺寸相比較小?？涨?20的最小尺寸的長度可以是若干波長長。例如，商用飛機(jī)的燃料箱的空腔120可以利用微波能量激發(fā)。
[0036]在空腔120中任何給定點(diǎn)的電力通過空腔120的邊界條件來控制。如果邊界條件不波動(dòng)，并且激發(fā)是連續(xù)的，會(huì)產(chǎn)生具有駐波圖案的電場。電場將會(huì)在最小和最大值之間變化。然而，即使邊界條件的輕微波動(dòng)也影響最小和最大值在空腔120內(nèi)的位置。該隨機(jī)性可能由在空腔120內(nèi)物體的位置、方位、頻率以及幾何狀態(tài)的小擾動(dòng)引起。如果邊界條件隨機(jī)的改變，那么最小和最大值的位置也會(huì)隨機(jī)的改變。因此，空腔120內(nèi)的電場具有隨機(jī)分布的場的振幅和極性。
[0037]考慮一種諸如商用飛機(jī)燃料箱的結(jié)構(gòu)。燃料箱的壁提供相對固定的邊界。燃料箱內(nèi)的其它材料表面邊界(諸如，管道、肋狀物以及支架)同樣具有相對固定的邊界。然而，由于動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)載荷，他們表現(xiàn)出合理設(shè)計(jì)限度內(nèi)的不同的彎曲。此外，在箱中任何燃料的晃動(dòng)或者其它移動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致邊界條件改變。
[0038]現(xiàn)在考慮一種諸如商用飛機(jī)的客艙的結(jié)構(gòu)。機(jī)艙的壁提供相對固定的邊界。然而，機(jī)艙壁同樣由于動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)載荷而表現(xiàn)出合理設(shè)計(jì)限度內(nèi)的不同的彎曲。此外，機(jī)艙內(nèi)的乘客同樣提供了材料表面邊界。當(dāng)乘客在機(jī)艙內(nèi)移動(dòng)時(shí),機(jī)艙的邊界條件改變。
[0039]傳感器140被定位于空腔120內(nèi)。當(dāng)利用電磁能激發(fā)空腔120時(shí)，傳感器140觀測到在空腔120內(nèi)的隨機(jī)位置的具有最小和最大值的電場。傳感器140同樣觀測到死區(qū)，即具有極低瞬時(shí)能量的區(qū)域。死區(qū)可能因?yàn)檫吔鐥l件的波動(dòng)而在所指示的空腔120周圍移動(dòng)。
[0040] 申請人:意識到可以有利地使用空腔120內(nèi)的邊界條件中的波動(dòng)。該空腔120被激發(fā)表現(xiàn)為混響空腔，并且傳感器140被配置為從空腔120內(nèi)的多個(gè)方向和方位無線的收集能量，組合所收集的能量，并且使用組合的能量以執(zhí)行傳感器功能。
[0041]在一些實(shí)施方式中，激發(fā)本身可能引起場的振幅和極性的隨機(jī)分布。電場的振幅是頻率的函數(shù)。脈沖式激發(fā)將具有與連續(xù)波正弦曲線不同的頻率內(nèi)容。不同形狀的脈沖式波形鏈可能有助于在周圍的模式之間變換，使得空值只存在有限的時(shí)間。
[0042]另外參考圖2，其示出了傳感器140的示例。傳感器140具有用于沿著空腔120內(nèi)不同路徑無線地收集工作電力的多個(gè)天線210。天線210被連接到整流器220，用于整流和組合在天線210上收集的電力。整流器220可以與用于RFID標(biāo)簽的倍增二極管相似。
[0043]傳感器140進(jìn)一步包括換能器230和用于系統(tǒng)電力管理、處理數(shù)據(jù)以及控制數(shù)據(jù)的量度和傳輸?shù)目刂破?40，以及用于通過天線210通信數(shù)據(jù)的收發(fā)器250。例如，控制器240可以控制來自換能器230的模擬信號被取樣并且傳遞到收發(fā)器250以用于傳輸?shù)乃俾省？刂破?40同樣可以根據(jù)換能器的要求執(zhí)行數(shù)字化以及轉(zhuǎn)換或者縮放。
[0044]整流器220提供工作電力至所有需要DC電力的組件，包括控制器240、換能器230以及收發(fā)器250。這些組件僅使用收集的電力進(jìn)行操作。當(dāng)加電時(shí)，控制器240從換能器230中獲取模擬量度并且測量空腔120內(nèi)的物理參數(shù)(例如，溫度)。傳感器140不具有任何相當(dāng)可觀的電力存儲(chǔ)設(shè)備。傳感器140當(dāng)不提供收集的電力時(shí)是非運(yùn)行的。因此在電力衰減過程中，傳感器140被配置成變?yōu)榉沁\(yùn)行。
[0045]參考圖3，其示出了在混響空腔120中使用傳感器140的方法。在方框310，傳感器140閑置。因?yàn)槠洳淮鎯?chǔ)任何相當(dāng)可測量的電力(any appreciable power),傳感器140沒有接收電力，并且不收集數(shù)據(jù)。
[0046]在方框320，做出是否測量數(shù)據(jù)的決定。在一些實(shí)施方式中，傳感器140可以被編程為根據(jù)時(shí)間表(schedule)以及假定電力會(huì)相應(yīng)地傳遞來做出測量。如果電力在計(jì)劃的時(shí)間不可用，那么不會(huì)執(zhí)行測量并且取樣被跳過。在其他實(shí)施方式中，當(dāng)每次傳感器140接受電力時(shí)可以做出測量?？梢酝ㄟ^更大的系統(tǒng)做出激發(fā)空腔120的決定。
[0047]在方框330，通過利用電磁能激發(fā)空腔120以產(chǎn)生場強(qiáng)度和極性隨機(jī)分布的電場來激活傳感器140。傳感器140從空腔120內(nèi)多個(gè)方向和方位收集操作能量，整流并組合所收集的能量，并且使用收集的能量以測量空腔120的物理參數(shù)。傳感器140同樣可以使用收集的能量發(fā)送數(shù)據(jù)回到控制器。
[0048]在方框340，傳感器數(shù)據(jù)接收自傳感器140。激發(fā)源同樣可以包括收發(fā)器，其處理雙向的數(shù)據(jù)和命令交換。
[0049]因此，在沒有跨空腔120走線情況下獲得傳感器數(shù)據(jù)。此外，數(shù)據(jù)采集是一致并可靠的，與依賴周圍環(huán)境能量源的數(shù)據(jù)采集不同。
[0050]通過利用混響空腔提供了超過自由空間系統(tǒng)的額外的優(yōu)點(diǎn)。在混響空腔中平均電力趨向較大。如本文中使用的平均電力指代在接近點(diǎn)的許多位置或者在多個(gè)頻率上的一個(gè)精確的位置接收的電力。當(dāng)在空腔內(nèi)任何單個(gè)點(diǎn)或者離散頻率的瞬時(shí)電力較大時(shí)，其將會(huì)劇烈的波動(dòng)。死區(qū)會(huì)出現(xiàn)。通過從不同路徑收集平均電力而不是在單個(gè)的點(diǎn)收集瞬時(shí)電力，該波動(dòng)被減弱并且死區(qū)被避免。
[0051]此外，平均電力不依賴于空腔中的位置。這不是在自由空間系統(tǒng)的情況下或者在僅僅少數(shù)反射發(fā)生的環(huán)境中。
[0052]另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其天線在混響空腔中的放置和方位在與自由空間系統(tǒng)相比時(shí)較不重要，因?yàn)槟芰拷K將會(huì)從空腔中的許多反射之一最終到達(dá)接收器。在一些實(shí)施方式中，在空腔諧振器中天線的方位和放置可能是任意的。
[0053]依然另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是天線不限定于一種特定的形狀。天線的形狀可以通過形狀因子決定或者與換能器集成。
[0054]對于本文中的傳感器，電子設(shè)備可以被并入只是幾個(gè)組件和芯片中，它們安裝在小電路板上。電路板可以封裝有天線。在一些實(shí)施方式中，封裝可以是氣密密封。
[0055]本文中的傳感器不限于任何具體的配置。在圖4A、圖4B和圖4C中示出了傳感器140的三個(gè)不同配置的示例。這三個(gè)配置利用不同的天線位移和方位。
[0056]圖4A示出了具有立方體形狀的傳感器410。立方體形狀的傳感器410具有空間分開且定向在正交平面的表面天線420。立方體形狀的傳感器410的一些實(shí)施方式可具有在全部六個(gè)表面上的天線420。其它實(shí)施方式可具有在少于六個(gè)表面之上的天線420。將天線420隔成四分之一或者二分之一波長將會(huì)增加避免空值的可能性。正交方位進(jìn)一步增加避免空值的可能性。
[0057]圖4B示出了具有球體形狀的傳感器430。球體形狀的傳感器430的半徑是操作頻率的波長的部分。天線440位于球體形狀的傳感器430的不同塊上?？梢匝刂缓?或非正交的平面收集電力。
[0058]圖4C示出了具有卡片形狀的傳感器450。天線460可以處于相同的平面，但是以波長的部分來分開(例如，四分之一或者二分之一波長)。卡片形狀的傳感器450的優(yōu)點(diǎn)是其可具有用于附著到空腔內(nèi)表面的“即剝即貼”表面。
[0059]在這三個(gè)配置中，全部傳感器電子設(shè)備可以包含且灌封(potted)于表面天線后面。在一些實(shí)施方式中，灌封件(potting)可以放置在天線的外表面上。
[0060]本文中的傳感器不限于在圖4A、圖4B和圖4C中示出的配置。其它結(jié)構(gòu)包括但不限于獨(dú)立軸陣列和叉形。
[0061]本文中傳感器的一些實(shí)施方式可以使用塊狀天線。其它實(shí)施方式可以使用折疊偶極子或者螺旋天線。天線類型可以取決于傳感器的幾何約束和電力要求。
[0062]此外，本文中的傳感器不限于固定天線。在一些實(shí)施方式中，天線可以移動(dòng)以增強(qiáng)電力收集。例如，電子設(shè)備可以包括經(jīng)由用于評估來自整流器的直流電壓的優(yōu)化環(huán)路的自校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，以及可以移動(dòng)天線直至實(shí)現(xiàn)最高電壓的壓電設(shè)備。
[0063]本文中的裝置不限于空腔內(nèi)的單個(gè)傳感器。可以使用多個(gè)傳感器。在一些實(shí)施方式中，并非所有的傳感器沿著多個(gè)路徑收集能量。如果傳感器位于輻射元件130附近并且其視線路徑?jīng)]有受到阻隔，如果它的天線是對齊的，其可以更好的運(yùn)行。除了反射信號路徑，該視線路徑將存在并且最強(qiáng)。
[0064]本文中裝置的一些實(shí)施方式可以包括收集具有單個(gè)頻率的能量的多個(gè)傳感器。每一個(gè)傳感器的天線被調(diào)諧到單個(gè)頻率?；蛘撸瑐鞲衅靼ㄕ{(diào)諧到不同頻率的不同天線。
[0065]然而，本文中的裝置不限于在單個(gè)頻率收集能量。在一些實(shí)施方式中，以兩個(gè)或更多頻率的電磁能激發(fā)空腔，以及傳感器在多個(gè)頻率收集電力。現(xiàn)在將提供一些實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，可收集的能量是輸入電力電平和頻率的函數(shù)。
[0066]作為第一實(shí)施例，傳感器的不同天線被調(diào)諧到不同的可用頻率。傳感器收集不同頻率的電力，組合所收集的電力，并且使用所組合的電力用于操作。沒有必要在頻率之間切換。如果傳感器不能收集在某些頻率(無論什么理由)的電力，其頻率僅不能貢獻(xiàn)于組合的電力。
[0067]考慮立方體形狀的傳感器。平行面上的天線可以調(diào)諧到相同頻率，而正交面上的天線可以調(diào)諧到不同頻率。這樣的傳感器可以在三個(gè)正交方向上收集三個(gè)不同頻率的電力。
[0068]作為第二實(shí)施例，傳感器的天線被調(diào)諧到相同頻率，但是不同傳感器被調(diào)諧到不同頻率。這可以利用空腔的物理限制條件完成?？紤]具有密閉隔間的較大的空腔具有非常小的孔。被調(diào)諧到低頻率的傳感器位于空腔中。然而，較低頻率可以被細(xì)小的孔屏蔽，并且其并不能耦合至該孔內(nèi)。因此位于隔間內(nèi)的傳感器被調(diào)諧至可以耦合進(jìn)孔內(nèi)的較高頻率。
[0069]本文中的結(jié)構(gòu)不限于任何特殊結(jié)構(gòu)。實(shí)施例包括但不限于，貨物集裝箱、潛艇中包含空腔的結(jié)構(gòu)、船甲板以下包含空腔的結(jié)構(gòu)、在工廠包含空腔的結(jié)構(gòu)、電冰箱和冰柜中、以及設(shè)計(jì)成能屏蔽外部環(huán)境的設(shè)施。
[0070]參考圖5，示出了另一個(gè)實(shí)施例:飛機(jī)510。飛機(jī)包括機(jī)身520、機(jī)翼組件530、以及尾翼540，其包含可以激發(fā)以產(chǎn)生具有隨機(jī)分布的場的振幅和極性的電場的各種空腔。
[0071]作為第一實(shí)施例，機(jī)翼組件530包括包含燃料箱的翼盒。鑒于它們的尺寸，燃料箱可以利用微波能量激發(fā)。燃料箱內(nèi)表面是由反射微波能量的材料(例如，鋁、碳纖維增強(qiáng)塑料)制成。當(dāng)燃料箱被微波能量激發(fā)時(shí)，在箱內(nèi)燃料的移動(dòng)以及由于動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu)彎曲將引起電場波動(dòng)，導(dǎo)致場的強(qiáng)度和極性的隨機(jī)分布。在燃料箱中的死區(qū)由于燃料移動(dòng)和結(jié)構(gòu)彎曲可以四處移動(dòng)。
[0072]這些條件可有利地用于測量燃料箱中的不同物理參數(shù)。物理量的實(shí)施例包括但不限于，溫度、水分含量、燃料平面、氧氣水平、壓力、以及張力。
[0073]另外參考圖6。燃料箱600內(nèi)的物理量通過具有多個(gè)天線的多個(gè)傳感器610測量，其天線用于沿著燃料箱600內(nèi)不同的路徑無線的收集操作電力。傳感器610被安裝到燃料箱600內(nèi)。傳感器610可以通過電介質(zhì)托腳630被安裝到翼肋620。
[0074]由于在燃料環(huán)境中的傳感器上僅允許有限的能量存儲(chǔ)，燃料箱600內(nèi)的傳感器610不能夠存儲(chǔ)任何相當(dāng)可觀的能量。例如，傳感器610可以存儲(chǔ)至多約200微焦?fàn)柕哪芰?。美國?lián)邦政府法規(guī)禁止電力存儲(chǔ)設(shè)備(諸如，電池和超級電容)設(shè)置在燃料箱內(nèi)。
[0075]激發(fā)是通過電源(未示出)和一個(gè)或多個(gè)收發(fā)器(未示出)以及輻射元件640施加的。電源設(shè)置于燃料箱600的外部，以及輻射元件640設(shè)置于燃料箱600內(nèi)。各收發(fā)器可以位于燃料箱600的內(nèi)部或者外部。
[0076]作為第一個(gè)實(shí)施例，單個(gè)輻射元件提供單個(gè)微波頻帶激發(fā)到整個(gè)燃料箱600。全部傳感器610沿著燃料箱內(nèi)不同的路徑收集能量。因此，全部傳感器610可以接收電力而不管視線上的障礙625。
[0077]作為第二個(gè)實(shí)施例，多個(gè)輻射元件640提供單個(gè)微波頻帶激發(fā)到燃料箱600 (該實(shí)施例在圖6中示出)。這種設(shè)置保證覆蓋整個(gè)燃料箱600。在某些實(shí)例中，其同樣可以允許到輻射元件640的直接視線。如果它的視線路徑?jīng)]有受到阻擋，可以使用具有與輻射元件640對準(zhǔn)的天線的傳感器615，而不是沿著多個(gè)路徑收集能量的傳感器610。
[0078]作為第三個(gè)實(shí)施例，多個(gè)輻射元件640提供在不同的頻帶的激發(fā)。每一個(gè)傳感器610的天線被調(diào)諧至這些不同頻率之一。例如，在機(jī)翼中靠近翼根處放置的傳感器610看到較大的空腔，而放置在翼尖(wing tip)的傳感器610看到實(shí)質(zhì)上較小的空腔。在第一和第二頻率Π和f2的激發(fā)被應(yīng)用于機(jī)翼。接近翼根的傳感器610的天線被調(diào)諧到第一頻率fl并且同樣可以被調(diào)諧到第二頻率f2。在翼尖中的傳感器610的天線僅被調(diào)諧到第二頻率f2。在替代實(shí)例中，在翼尖中的傳感器610具有一些天線被調(diào)諧到第一頻率fl以及其他天線被調(diào)諧到第二頻率f2。如果翼尖傳感器610檢測到性能的衰減，其可能切換信道并操作在第二頻率。
[0079]輻射元件640可以沿著翼梁650定位且安裝。燃料箱600可以被被穿透以將有線的電力送到輻射元件640。
[0080]在一些實(shí)施方式中，輻射元件640僅被用于提供電力。雙向的數(shù)據(jù)通信將要通過單獨(dú)系統(tǒng)執(zhí)行。在其他實(shí)施方式中，輻射元件640同樣可以處理雙向的數(shù)據(jù)通信和命令。
[0081]數(shù)據(jù)量度可以傳送至飛機(jī)遠(yuǎn)程位置(例如，航空電子設(shè)備艙)的航空電子設(shè)備(例如，飛行計(jì)算機(jī))。可以經(jīng)由線纜執(zhí)行通信，或者執(zhí)行無線的通信。例如，無線傳輸將在如Bo_er的美國專利第8，026, 857號中描寫的由具有電磁空腔特性的一個(gè)或多個(gè)飛機(jī)部件形成的無線總線上傳播。
[0082]因此，可以不需要跨燃料箱600走線而給燃料箱的傳感器提供電力。線的消除減少了重量，可以減少飛機(jī)的運(yùn)營成本。由于在燃料箱600內(nèi)的電線的復(fù)雜的路由被消除，安裝時(shí)間同樣被減少。此外，避免了燃料箱600內(nèi)的電線的檢查，從而降低了維護(hù)成本。
[0083]關(guān)于飛機(jī)，本文中的系統(tǒng)和方法不限于燃料箱。作為第二實(shí)施例，本文中的系統(tǒng)和方法可以被應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)身中的客艙內(nèi)。
[0084]客艙的內(nèi)表面由反射微波能量的材料制成。當(dāng)利用微波能量激發(fā)客艙時(shí)，機(jī)艙內(nèi)乘客的移動(dòng)以及由于動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu)彎曲將會(huì)導(dǎo)致電場的波動(dòng)，產(chǎn)生隨機(jī)分布的場的振幅和極性。
[0085]這些情況被有利地使用以測量客艙中不同的物理參數(shù)(例如，機(jī)艙壓力和溫度)。例如，傳感器可以被安裝到天花板以上、座位以下、以及廚房中。在機(jī)艙中的一個(gè)或多個(gè)天線可以被連接至機(jī)艙感測系統(tǒng)(是一種在航空電子設(shè)備艙中的組件)。
[0086]在機(jī)艙中的傳感器的一些天線可以被調(diào)諧到通常的可在機(jī)艙中發(fā)現(xiàn)的無線設(shè)備的頻率(例如，W1-Fi設(shè)備)。因此，在后臺(tái)可以從這些無線設(shè)備無源的收集電力。
[0087]本文中的感測不限于飛機(jī)的燃料箱和客艙。其它實(shí)施例包括但不限于甲板廚房以下、航空電子設(shè)備艙、貨艙段、管道、以及機(jī)身加強(qiáng)子結(jié)構(gòu)(例如，桁條)。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 包括空腔(12)的結(jié)構(gòu)(110)，在利用電磁能激發(fā)所述空腔時(shí)，所述空腔產(chǎn)生具有隨機(jī)分布的場振幅和極性的電場；以及 所述空腔(102)內(nèi)的傳感器(140、610、615)，所述傳感器(140、610、615)具有用于沿著所述空腔(102)內(nèi)的不同路徑無線收集操作電力的多個(gè)天線(210)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述空腔(102)具有變化的邊界條件。
3.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述傳感器(140、610、615)包括:用于組合從所述天線(210)收集的所述電力的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述傳感器(140、610、615)包括:用于使用組合的所述電力執(zhí)行測量的換能器(230)。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述傳感器(140、610、615)被配置為在電力在所述空腔(102)內(nèi)衰減期間變?yōu)榉沁\(yùn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述傳感器(140、610、615)存儲(chǔ)不超過200微焦耳的能量。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，還包括:所述空腔(102)外的電源(132)、以及所述空腔(102)內(nèi)的用于利用電磁能激發(fā)所述空腔(102)的至少有一個(gè)輻射元件(130)。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述天線(210)具有不同的平面和方位，并且所述天線(210)被空間移位和正交取向。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述天線(210)空間位移在所述電磁能的頻率處的波長的部分。
10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述天線(210)被調(diào)諧到不同的頻帶。
11.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，還包括:在所述空腔(102)內(nèi)的至少一個(gè)附加傳感器(140、610、615)，各附加傳感器具有用于沿著所述空腔內(nèi)的不同路徑無線收集操作電力的多個(gè)天線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，至少一個(gè)傳感器(140、610、615)的所有的所述天線(210)被調(diào)諧到特定的頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，不同的傳感器(140、610、615)被調(diào)諧到不同的頻率以利用所述空腔(102)的物理約束。
14.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述結(jié)構(gòu)包括燃料箱(600)或飛機(jī)客艙中的至少一個(gè)。
15.一種包括操作混響空腔(102)中的傳感器(140、610、615)的方法，包括: 收集從所述空腔(102)內(nèi)的多個(gè)方向和方位入射的能量； 組合所收集到的能量；并且 使用組合的所述能量供電所述傳感器(140、610、615)。
【文檔編號】H02J7/02GK104303391SQ201380026014
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月26日
【發(fā)明者】杰森·P·博默爾, 阿倫·阿亞加里 申請人:波音公司