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《声表面波无源无线温度传感系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第16卷 第4期 电子测量与仪器学报 Vol116No14JOURNALOFELECTRONIC ·44·MEASUREMENTANDINSTRUMENTDec.2002声表面波无源无线温度传感系统研究李 平 文玉梅 黄尚廉(重庆大学光电工程学院,重庆400044)(国家教育部光电技术及系统重点实验室)【摘要】本文提出了一种单端口声表面波无源无线温度传感系统。该传感系统采用间歇正弦脉冲串信号作为无线激励信号,而反射波是一调幅信号,该调幅信号的包络频率为激励信号频率与声表面波器件固有频率的差。该传感系统提高了遥感的距离并且减小
2、了环境对固有频率测量的影响。关键词:声表面波 无源无线传感器 遥感测量APassiveWirelessSAWTemperatureSensingSystemLiPingWenYumeiHuangShanlian(CollegeofOpto-electronicEngineering,ChongqingUniversity,400044,Chongqing,P1R1China)(TheKeyLaboratoryforOptoelectronicTechnology&Systems,MinistryofEducation,China)Abstract:Thi
3、spaperintroducesanewone-portSAWpassivewirelesstemperaturesensingsystem1TheinputsignalofthesensingsystemisconstructedbyanintervalsinusoidalburstandtheresponseofitsreflectedsignalisanAMsignal1AndthefrequencyoftheAMenvelopeisthediffer2encebetweenthefrequencyofthetransmittingsignalan
4、dthenaturalfrequencyintheSAWchip1Thedistanceoftheremotesensingcanbeimprovedandtheerrortodetectthenaturalfrequencycanbedecreasedwiththechangeoftheparametersoftheenvironmentinthesensingsystem1Keywords:SAW,passivewirelesssensor,remotesensing.1 引 言声表面波无源无线传感器的研究是近几年开展起来的新兴的先进传感器,并正得到
5、迅猛的[1]发展。无源无线声表面波传感器具有普通传感器没有的优点,特别适用于一些不能接触的特定环境下的遥测和传感。根据检测原理,声表面波传感器可分为两种类型:延迟型和谐振型。前者多采用脉冲或扫频方式激励,可以进行编码运算,但传感距离非常短;而谐振型传感器由于自身损耗极小,从理论上,更适应于远距离的无源无线遥感。在已有的单端口谐振型传感器中,皆为发射的脉冲冲击信[2][3]号,通过声表面波的选择性,反射波的频率为固有频率。由于激励信号是宽频带信号,只有很窄的频带内的信号可以反射回来。因此,系统效率极低,也无法较远距离遥感。并且,对反射信号的选择,是声表面波
6、、天线和环境参数共同作用的结果。因此,环境参量的变化将影响固有频率的测量精度。本项目为国家自然科学基金(69974044)及国家教育部留学回国人员基金资助项目。本文于2001年9月收到。李平:副教授;文玉梅:教授;黄尚廉:教授,博导,工程院院士。第4期声表面波无源无线温度传感系统研究·45·本文经理论分析,提出用间歇的正弦脉冲串信号激励单端口谐振型声表面波器件,其回波信号为一调幅信号,调幅波的包络的频率为发射信号的频率和器件固有频率的差。因此,所构成的系统只要测出包络信号的频率和激励信号的频率就可知道随温度变化的固有频率,这也减小了环境对测量的影响。由于
7、激励信号是一长周期的正弦间歇脉冲串信号,回波是正弦信号经多个反射栅的长时间叠加的结果,回波能量远比单个冲击脉冲时强,可以进行更远距离的遥测。2 单端口谐振型SAW传感器的结构和温度传感原理单端口谐振型声表面波无源传感器如图1所示,分别由压电基片、叉指换能器(IDT)和左右的反射栅组成。在该结构中,IDT和发射栅的每一电极的间距是相等的,为L。左、右第一个反射栅与IDT的距离均为d。当激励频率f等于其固有频率f0时,由于传感器的品质因素Q值很高(大于10000),该传感器将发生谐振。[4]由SAW的温度和固有频率的关系:(1)(2)2f0(T)=f0(T0
8、)[1+af(T-T0)+af(T-T0)+⋯](1)(i)式中af为参考温度他
