[发明专利]具有至少一个SAW元件的测量值记录器

说明书

本发明涉及一种具有至少一个SAW元件作为传感器和/或识别单元的测量值记录器，具有一个基本上形成同轴导体的外壳部件，所述SAW元件无接触地被组装在这个外壳部件中，并且所述外壳部件与连接电缆的屏蔽罩相连接，其信号导体在SAW元件的表面耦合结构的上方无接触地、至少近似位于中央地走向，并用于同轴导体内的电磁场与SAW元件的近场耦合。

所述类型的测量值记录器在原理上例如由AT5.042U2已知，并提供了这样的优点：即部分非常广泛的传感器相关数据的存储可以从与传感器非常邻近的区域(在该区域经常出现高温、振动以及干扰)转移出来，其中在传感器内或者在传感器本身上只保留了一个识别单元，该识别单元具有利用传感器相关数据的存储单元可校正的传感器识别信号，该传感器识别信号只有很少的识别数据。这种很少的、从而可存储在相对于严酷的环境条件不那么危险的简单元件内的识别数据(例如简单的二进制代码)保持物理特性固定地与传感器相连，而其余传感器相关数据(如敏感度曲线、校准数据等)位于转移出的存储器单元中，其中为了确保存储器单元与传感器的相关性，只需要针对相关性对简单的传感器识别信号进行检验。

从所提到的AT5.042U2中也要求保护的传感器上的识别单元的不同的简单构造可以看出，它们同样可以像说明书开始处所描述的那样用已知的SAW元件来实现。采用表面声波元件(surface acousticwave，SAW)作为传感器和/或识别标记(ID标记)是长久以来就已知的。近来的研究(例如Bruckner等，Proc.2003 IEEE Freq.Contr.Symp.，第942页)已经表明，这种类型的系统特别适合于作为ID标记和/或在已有技术系统中用来监控物理或化学参数。特别具有优点的是，这种类型的系统能够完全无源地工作，即在ID标记或传感器的范围内不需要例如电池这样的能量供应。此外，SAW元件在热特性及机械特性方面是很牢固的，能够被高度小型化，并在形状和设计方面能够适配于特殊的应用。

在已知现有技术的许多公开文献中，SAW元件以电流连接方式或者利用对于相应的应用特别有利的天线通过电磁远场耦合与发送/接收部件相耦合。同样，例如由EP0827105和EP0502079已知在SAW元件的表面结构中集成了(变压器)耦合环路，并通过电感式近场耦合实现了能量和信号传输。在这里发送/接收天线表现为对准被构造为环形的集成天线而设计和调节的导体环。这种已知的技术方案对于许多技术应用来说已经足够了，并且是具有优点的。但是，已知耦合方法还不能很好地适用于在闭合系统中装配SAW元件，例如用于注模工具或者内燃机中的汽缸内压力测量的压力传感器，尤其是当它们的结构非常紧凑时。将SAW元件集成到这种客体系统中，例如用作(无源)ID标记和/或用于监控物理参数(例如温度、磁场强度等)和/或化学参数(例如大气成分、热分解产物等)，表现出相当可观的(潜在)价值。

所有这类应用的共同点在于，SAW系统表现为对现有系统的补充。这意味着，由发送/接收单元及其自身的SAW元件所组成的SAW总体系统通常是可以集成的，而不会改变要识别和/或监控的客体系统的例如电气特性或者装配技术结构特性。

在许多情况下，如果不是以不允许的方式来影响客体系统自身的有效信号，则通过电流连接、即通过与SAW元件之间有直接电接触的电缆实现的耦合是不能实现的。此外，在紧凑系统的情况下，电流耦合往往只能以很高的开销在生产或组装时实现，和/或例如具有弹性支撑的压力触点的系统尤其是在较长的时间间隔内对于例如很高的和/或交变的温度、机械震动等的容忍度是很有限的。

通过电磁远场耦合实现的耦合通常需要大量结构上的改变，因为必须集成相对较大的外部天线，在发送器/接收器和SAW元件之间需要有开放的无线电间隙，这例如在金属结构中设置得较深的传感器的情况下往往是不能保证的。此外，在应用这类结构时，工作频率被限制到ISM频带上(在各国之间是不同的)，从而限制了最大可用发送效率。

第三种在文献中已知的耦合方法，即通过两个套合的环之间的(电感式近场耦合)来实现，同样不适用于实际应用。采用这种结构尽管对有效信号的负面影响很小，甚至没有负面影响，且不需要外部天线或较长的开放无线电空间，但是对于内部耦合天线有额外的空间需求，并且需要SAW元件与耦合线圈之间精确地相对对准，带来了结构上的改变，即使这种改变是完全能够实现并且是允许的，但开销很大并且非常昂贵。

总的来说，这些限制在一系列应用中妨碍了例如对于识别或监控任务实际应用SAW元件。这里本发明将会提供帮助。