(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111091674.3 (22)申请日 2021.09.17 (71)申请人 杭州电子科技大 学 地址 310018 浙江省杭州市经济技 术开发 区白杨街道 2号大街1 158号 (72)发明人 朱鹏文　赵文生　王大伟　王晶　 (74)专利代理 机构 浙江千克知识产权代理有限 公司 33246 代理人 周希良 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G01B 15/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 基于CSRR的微波二维位移传感器及其数值 的仿真优化方法 (57)摘要 本发明公开了基于CSRR的微波二维位移传 感器及其数值仿真优化方法， 本发 明传感器包括 定子、 动子， 所述的定子包括： 中间层为介质板， 介质板的顶层设有金属制的微带， 介质板的底层 设有金属薄片， 金属薄片刻有两个长方形狭缝； 动子共有两个， 均由两部分构成： 下部是三角形 金属补丁， 上部采用三角形介质板； 金属补丁设 置于上层的下表面； 两个动子的金属补丁分别与 定子的两个长方形狭缝单元电接触且动子能沿 定子的底 面移动， 共同构成根据定子运动而改变 电学属性的CSRR。 本发明提出的传感器结构更加 紧凑， 更大程度地利用了介质板上的空间。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 113971368 A 2022.01.25 CN 113971368 A 1.基于CSRR的微波二维位移传感器， 包括定 子、 动子， 其特 征是： 所述的定子包括： 中间层(1 ‑2)为介质板， 介质板的顶层设有金属制的微带(1 ‑1)， 介质 板的底层设有金属薄片(1 ‑3)， 金属薄片刻有两个长方 形狭缝(1 ‑4、 1‑5)； 所述的动子共有两个， 均由两部分构成： 下部是三角形金属补丁(2 ‑1、 3‑1)， 上部采用 三角形介质板(2 ‑2、 3‑2)； 金属补丁设置于上层的下表面； 两个动子的金属补丁(2 ‑1、 3‑1) 分别与定子的两个长方形狭缝单元(1 ‑4、 1‑5)电接触且动子能沿定子的底面移动， 共同构 成根据定 子运动而改变电学属性的CSR R。 2.如权利要求1所述基于CSRR的微波二维位移传感器， 其特征是： 所述的微带呈直角折 边状， 两直角边分别呈长方形状， 两直角边分别平行于定子的两相 邻边， 两直角边的过渡处 外侧呈倒角状。 3.如权利要求1所述基于CSRR的微波二维位移传感器， 其特征是： 微带贴近介质板边缘 的两端分别为输入端口(1 ‑6)、 输出端口(1 ‑7)， 形成二端口网络 。 4.如权利要求1所述基于CSRR的微波二维位移传感器， 其特征是： 定子介质板的介电常 数为3.66， 损耗角正切为0.0 04， 厚度为0.762m m。 5.如权利要求1所述基于CSRR的微波二维位移传感器， 其特征是： 定子介质板的长度为 20mm， 宽度为20m m。 6.一种如权利要求1 ‑5任一项所述微波二维位移传感器的数值仿真优化方法， 其特征 是按如下步骤： S1、 设定微波二维位移传感器待优化参数组合， 所述参数为与金属薄片中长方形狭缝 的内圈形状的参数： 狭缝宽度、 圆的位置、 圆的大小； 两个长方形狭缝的这三个参数各不相 同， 由此构成了共计六个参数的待优化的参数组合； S2、 初始化 程序参数值； S3、 根据粒子群算法在设计空间生成的一系列可行的参数数值组合构造的传感器个体 集合， 以形成种群； S4、 构建模型并进行仿真， 根据仿真得到的数据计算个 体位移传感器适应度值； S5、 根据适应度值更新在迭代过程中的个体最优参数组合、 群体最优参数组合以及粒 子群算法中的速度矩阵； S6、 判断迭代次数是否达到最大迭代次数； 若否， 则重复上述步骤S3 ‑S5， 若是， 则输出 优化后的传感器参数组合。 7.如权利要求6所述数值仿真优化方法， 其特 征是： 步骤S2中， 程序参数值包括最大迭代次数、 惯性因子、 粒子受个体最优与群体最优位置 的影响的权值。 8.如权利要求6所述数值仿真优化方法， 其特 征是： 步骤S3中， 初次的个体集合由数值计算软件随机生成设计空间中的可行参数组合， 由 此组合构建传感器； 后续的迭代中， 每一轮的个体集合 都由粒子群的位置更新、 速度更新的 规则给出； 对于在粒子寻优的过程中超出了可行 的设计空间范围外的参数组合， 将其置于 设计空间的边界处。 9.如权利要求6所述数值仿真优化方法， 其特 征是： 步骤S4具体包括： 生成不同传感器模型脚本， 全波电磁仿真软件读取脚本文件自动构权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113971368 A 2建模型并仿真， 得到的仿真数据被用于适应度函数计算适应度值； 对种群中的个体适应度 评价函数的公式如下 所示： Costx＝fx|y＝0‑fx|y＝2 Costy＝fy|x＝0‑fy|x＝2 其中Ffitness指个体的适应度； 个体的适应度由x,y两个方向上的误差Costx,Costy之和 求倒数得到， x方向的误差Costx由固定x方向位移， y方向分别位移0， 其谐振频率为fx|y＝0， 以 及y方向位移2mm， 其谐振频率为fx|y＝2这两个谐振频率之差计算； 同理y方向的误差Costy由 固定y方向位移， x方向分别位移0， 其谐振频率为fy|x＝0， 以及x方向位移2mm， 其谐振频率为 fy|x＝2这两个谐振频率之差计算。 10.如权利要求6所述数值仿真优化方法， 其特 征是： 步骤S5中， 个体最优更新的步骤包括： 比较所有个体当前适应度值与它们各自迭代过 程中的最优适应度值， 若当前适应度值更优， 将当前适应度值记录为该个体最优适应度值， 并记录当前个体设计参数， 即为个体最优设计参数； 群体最优的更新步骤包括： 将所有个体 最优适应度值分别与种群在 迭代过程中的群体最优适应度值比较， 若存在某一个体最优适 应度值优于群体最优适应度值， 将其记录为群体最优适应度值， 并记录该个体最优适应度 值对应的设计参数， 即为群 体最优设计参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113971368 A 3