基于反射型延迟线结构的无线无源声表面波测温系统-论文.pdf

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1、第39卷第4期声学学报、，o1．39．No．42014年7月ACTAACUSTICAJu1．，2014基于反射型延迟线结构的无线无源声表面波测温系统冰王文薛蓄峰2邵秀婷王建明2梁勇(1中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190)(2北京师范大学信息科学与技术学院电子学系北京100875)2013年6月5日收到2013年6月21日定稿摘要从传感器核心元件及无线测温雷达的优化设计出发，研制了一种集成电子标签的高性能声表面波(SAW)无线无源测温系统。基于耦合模(COM)理论对作为传感元件的

2、反射型SAW延迟线进行了优化设计，基于仿真结果，实验研制了采用YZLiNbO3石英基片的434MHz反射型SAW延迟线，该器件是由一个换能器与8个反射器构成的反射型延迟线，其中3个反射器用于温度检测，另外5个反射器则用于采用相位编码的电子标签。测试结果显示所研制的反射型SAW延迟线具有良好的时域特性与较高的信噪比，并与理论仿真结果极为吻合。设计并研制了采用步进调频(FSCW)模式的测温雷达，利用高精度高低温箱对所研制的无线无源SAW测温系统进行了无线测试，系统表现出良好的线性特性，测温准确度达到了4-1

3、。C以内。PACS数：43．35，43．38，43．58DevelopmentofaSAWwirelessandpassivetemperaturesensorinc0rp0ratingreflectivedelaylineⅥNGⅥnXUEXufengSHAOXiutingⅥNGJianming。LIANGYong(1StateKeyLaboratoryofAcoustics，InstituteofAcoustics，ChineseAcademyofSciencesBeiJing100190)(2Dep

4、artmentofElectronics，BeijingNormalUniversity，InformationScienceandTechnologyBeijing100875)ReceivedJun．5，2013RevisedJun．21．2013AbstractBasedonoptimaldesignonthecoreelementofthesensor，awirelessandpassivesurfaceacousticwave(SAW)temperatureintegratedwithIDTa

5、gwaspresented．AreflectivedelaylineconsistsofatransducerandeightreflectorsonYZLiNbOasubstratewasfabricatedasthesensorelement，inwhich，threereflectorswereusedfortemperaturesensing，andtheotherfivewerefortheIDTagusingphaseencoding．Singlephaseunidirectionaltra

6、nsducers(SPUDTs)andshortedgratingwereusedtostructuretheSAWdevice，leadingtoexcellentsignaltonoiseratio(SNR)．TheperformanceoftheSAWdevicewassimulatedbythecouplingofmodes(C0M)priortofabrication．Usingthenetworkanalyzer7theresponseintimedomainofthefabricated4

7、34MHzSAWsensorwascharacterized．themeasuredSllagreeswellwiththesimulatedone，sharpreflectionpeaks，highsignal／noise，andlowspuriousnoisebetweenthereflectionpeakswereobserved．UsingtheradarsystembasedonFSCWasthereaderunit．thedevelopedSAWtemperaturesensorsweree

8、valuatedwirelessly．Excellentlinearityandgoodresolutionof士1。Cwereobserved．冰国家自然科学基金(11074268)资助476声学学报2014钲表1反射型延迟线仿真结构参数结构参数参数值结构参数参数值工作频率(MHz)434声波波速(m／s)3492基片材料YZLiNbO3声孔径()80铝电极膜厚(nm)300SPUDT指对数15／20／25SPUDT与第1反射器间距()2