基于低温共烧陶瓷的无线无源传感器设计.pdf

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1、2014年第33卷第5期传感器与微系统(TransducerandMierosystemTechnologies)69基于低温共烧陶瓷的无线无源传感器设计杨明亮，谭秋林，熊继军，康昊，李晨(1．中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051；2．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室。山西太原030051)摘要：设计一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)的无线无源压力传感器。电感器和电容器并联组成的LC谐振回路构成传感器的工作电路，采用厚膜工艺完成了平面螺旋电感器和平行板电容器的制备。传感器利用c

2、谐振回路的谐振频率对不同压力的响应来表征传感器的应变特性，采用2个电感耦合的方式来实现无线检测。测试结果显示：传感器的谐振频率随外加压力的增大而减小，其谐振频率变化对压力的响应灵敏度约为331．70kHz／bar。关键词：低温共烧陶瓷；无线无源；无线检测；平面螺旋电感；平行板电容器中图分类号：TP212．1文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)05-0069-04Designofwirelesspassivesensorbased0nLTCCYANGMing—liang，TANQiu．1i

3、n，XIONGJi-jun，KANGHao，LIChen，。(1．NationalKeyLaboratoryforElectronicMeasurementandTechnology。NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．KeyLaboratoryofInstrumentationScienceandDynamicMeasurement，MinistryofEducation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，Ch

4、ina)Abstract：Awirelesspassivepressuresensorbasedonlowtemperatureco—firedceramic(LTCC)isdesigned．TheworkingcircuitofsensoriscomposedofaLCresonantcircuit，whichconsistsofaninductorandacapacitorinparallel，andaplanarspiralinductorandaparallelplatecapacitorisfa

5、bricatedbythick—filmprocess．Thestraincharacteristicofthesensorisbasedontheresponseofresonance~equeneyoftheLCcircuittotheappliedpressure，andwirelessdetectionisrealizedbyelectromagneticcouplingwithtwoinductances．Testresultsshowthattheresonancefrequencyofsen

6、sordecreaseswiththeincreaseofpressure，andresponsesensitivityoftheresonancefrequencytopressureisabout331．70kHz／bar．Keywords：lowtemperatureco—firedceramic(LTCC)；wirelesspassive；wirelessdetection；planarspiralinductor；parallelplatecapacitor0引言本文研究了基于低温共烧陶瓷(1o

7、wtemperatureCO—目前，物理参数的无线测量在医学、自动化、航空航天firedceramic，LTCC)材料的LC谐振无线无源压力传感器，等许多领域有广泛应用，如对于生物体内器官和血管状态设计了平面螺旋电感器和平行板电容器，制备了基于LTCC的实时监测和运动物体内部的遥测等J，就是采用无线测材料的压力传感器，进行测试，研究了无线无源传感器的特量实现的。无线无源传感器没有电源直接供电，它是靠电性。该传感器是电容式压力传感器，它具有可动极板的电磁波的能量供给传感器工作0目前虽然有各种类型的压力容器作

8、为压力敏感元件，将外部压力转换为电容值的变化。传感器，但大多都是基于有线有源的压力传感器]，它们1传感器的设计既需要物理连接的信号传输系统，又需要电源供应，这就限传感器的的谐振原理是基于一种无源LC谐振电路。制了传感器在许多需要进行无线测试场合的应用，同时，这传感器的谐振频率可以表示为些传感器也不能应用在高温环境。所以，设计和研究一1种能在高温和恶劣环境应用的无线无源压力传感器是很有，必要的。收稿日期：2013—10-08基金