[发明专利]一种用于特殊环境下无源压力传感器的无接触通讯方法

说明书

技术领域

本发明涉及特殊环境下压力传感器技术领域和射频识别RFID（Radio Frequency Identification）芯片技术领域, 具体涉及一种无源压力传感器的无接触通讯方法。 

背景技术

射频识别RFID技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。一个典型的RFID系统包括阅读器READER和电子标签TAG。电子标签主要由天线和RFID芯片组成。阅读器向周围空间发射电磁波，电子标签通过天线从电磁波中获取工作所需能量而激活并与阅读器实现无接触信息传递。 

在石油开采、化工领域的反应釜和冶炼塔等特殊环境下的压力测量中，对压力传感器提出了耐高温、微型化、抗腐蚀等要求。压阻式传感器以体积小、灵敏度高、易于集成等优点，而得到广泛应用。采用绝缘体介质隔离（silicon on insulator，SOI）结构的压阻式压力传感器是常用的在特殊环境下应用的压力传感器。压力传感器是有源器件，通常由一外部电流源供电，压力测量输出电压信号有线连接到外部放大及控制设备。在某些应用场合下，有线连接压力传感器使得测量和控制系统变得非常复杂，甚至有些特殊应用场合下，无法实现压力传感器与外部系统的有线连接。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提出了一种具有无接触通讯功能的无源压力传感器的方法。射频识别RFID模块，压力传感器模块，低功耗高精度模数转换器ADC和放大器AMP都集成在同一具有SOI结构的互补型金属氧化物半导体CMOS集成电路芯片上构成无源压力传感器芯片。射频识别RFID模块通过接收阅读器发出的电磁波获得能量为整个RFID模块，压力传感器模块，模数转换器ADC和放大器AMP提供工作电压，压力传感器模块的输出信号首先经过放大器AMP和ADC数模转换后送入RFID芯片，然后RFID阅读器READER读取RFID模块中存储的压力传感器信息。采用了带RFID模块的压力传感器是无源器件，它实现了无源压力传感器和外部接收设备的无接触通讯。 

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

提出一种带RFID模块，压力传感器模块，低功耗高精度模数转换器ADC和放大器AMP组成的无源压力传感器，从而实现了压力传感器和外部接收设备的无接触通讯。

实现具有无接触通讯功能的在特殊环境下应用的无源压力传感器的方法，包括以下步骤：

第一步，将芯片外天线与无源压力传感器芯片内射频识别RFID模块的an1端和an2端相连接，将RFID模块的an1端和an2端分别与RFID模块内的整流调制模块，解调模块和时钟模块的a1输入端和输入a2端相连接，将整流调制模块的输出端vi与电源模块的输入端vi相连接，将电源模块的vdd端分别与解调模块，时钟模块，数字模块和存储器模块的vdd端相连接，将解调模块的dm输出端与数字模块的dm输入端相连接，将时钟模块的clk输出端与数字模块的clk输入端相连接，将数字模块的do输出端与存储器模块的di输入端相连接，将数字模块的di输入端与存储器模块的do输出端相连接，将RFID模块的ibias输出端与压力传感器模块的ibias输入端相连接，将RFID模块的vdd端分别与放大器AMP和模数转换ADC的vdd端相连接，将RFID模块的clk输出端与模数转换ADC的clk输入端相连接，将RFID模块的en输出端与模数转换ADC的en输入端相连接，将RFID模块的rdy输入端与模数转换ADC的rdy输出端相连接，将RFID模块的adc输入端与模数转换ADC的adc输出端相连接，将压力传感器模块的ina和inb输出端分别与放大器AMP的ina和inb输入端相连接，将放大器AMP的o输出端与模数转换ADC的in输入端相连接，

第二步，射频识别RFID阅读器READER向外发射电磁波，无源压力传感器芯片外的天线接收电磁波并在RFID模块的an1和an2端口之间产生一射频电压信号，其频率与电磁波的频率相同，幅值大小由阅读器和无源压力传感器芯片之间的距离决定，距离越近，幅值越大，

第三步，整流调制模块将片外的天线接收到的射频电压信号经过整流和滤波送到电源模块，电源模块产生vdd为射频识别RFID模块内的子模块，AMP和ADC提供工作电压，电源模块产生的ibias电流源为压力传感器模块提供恒定工作电流，不需要外部恒流源供电，实现了压力传感器的无源化，时钟模块产生的clk信号为数字模块和ADC模块提供时钟，