采用相控阵天线的声表面波温度传感系统

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1、中图分类号：TN65论文编号：102870318-SX024学科分类号：080402硕士学位论文采用相控阵天线的声表面波温度传感系统研究生姓名付俊学科、专业测试计量技术及仪器研究方向智能传感技术及系统指导教师陈智军副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringTheSurfaceAcousticWaveTemperatureSensingSystemUsingPhased-ArrayAntennaAThe

2、sisinMeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsbyFuJunAdvisedbyProf.ChenZhi-junSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京

3、航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要温度检测无处不在，声表面波传感器以其无源无线的特点，特别适用于需要无线传感，且测试环境复杂，测试条件恶劣的场合。针对温度传感系统在实际应用中遇到的问题，论文将相控阵天线应用到测温系统中，设计并测试了采用相控阵天线的声表面波温度传感系统。论文首先分析了声表面波传感器温度传感的原理，确定采用单端谐振器型声表面波传感器用于温度传感，分析谐振器型传感器的回波特性和温度测量的理论方法。然后对相控阵天线

4、进行分析，通过MATLAB仿真分析其工作原理，根据其工作原理推导均匀直线相控阵天线与矩形平面相控阵天线的馈电相位差计算公式，确定采用无源相控阵天线并介绍其具体结构。基于以上分析，通过HFSS软件对线性与平面相控阵天线进行仿真，搭建相控阵天线实验测试系统，测试结果表明相控阵天线能够提高增益和控制波束方向。接下来根据传感器回波特性确定系统测温方案，以此为基础设计阅读器。阅读器通过提供信号源参考信号的DDS变频以提高频率变换速度，使用混频器将回波信号下变频到中频，采用MCU内部的三个ADC交替采样提高采样率，使用优化的扫频方案提高扫频速度。最后是采用相控阵天线的声表面波温度传感系统的实现。对阅读器的

5、性能参数进行测试，包括测温时间、测温精度、测温范围以及测量距离；搭建实验测试系统，对系统中相控阵天线功能进行测试，测试结果表明使用相控阵天线能够提高测量距离和实现温度传感器的空分多址；使测温系统同时对多个不同方位的同频传感器的温度进行测量，结果表明，采用相控阵天线的声表面波温度传感系统能够实现多点同时测温。关键词：声表面波，温度传感，相控阵天线，阅读器，频率估计，HFSS仿真，交替采样i采用相控阵天线的声表面波温度传感系统ABSTRACTTemperaturedetectionisubiquitous.Becauseofthecharacteristicsofpassiveandwireles

6、s,surfaceacousticwave(SAW)sensorisespeciallysuitablefortheoccasionthatwirelesssensingisneeded,thetestenvironmentiscomplexandthetestconditionispoor.Inlightoftheproblemsencounteredinpracticalapplicationoftemperaturesensingsystem,inthispaper,thephased-arrayantennaisappliedtothetemperaturemeasurementsys

7、tem,andtheSAWtemperaturesensingsystemwithphased-arrayantennaisdesignedandtested.Firstofall,theprincipleofSAWsensortemperaturesensingisanalyzed,andthesingle-endedSAWresonatorisusedfortemperaturesensing