[发明专利]传感器、遥测器和无线传感器系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器系统，特别涉及传感器、遥测器和无线传感器系统及其使用方法。

背景技术

对通信区内多个共存的无线传感器进行编号并在监测过程中予以区分可统一地称其为传感器多址技术，已成为无线传感器网络技术的核心之一。籍此，可将所测各敏感量与特定编号的传感器关联起来，以便确定该敏感量的处理方式、校准系数、物理位置及所测物件等，并非常利于系统运营状态监控和维护。尤其是对无线无源传感器，如何在没有外部供电条件下融合多址功能，是必须应对的技术挑战。

现有技术已有多种带有RFID标签的无源无线传感器。中国专利No.CN200920108024.3及No.CN200910084149.1公开了一类在声表面波无线传感器上并联多个延迟型反射栅的技术。该技术中的反射栅可在传感器的时域发射信号中构成多个与传感器编号对应的峰值。根据特定时刻是否存在反射峰值判定该位的二进制逻辑值，从而可构成多位地址编码。该技术的局限在于，其一，只要传感器处于遥测装置通信内，无论是否需要被访问，其均形成包含地址编码和敏感量的反射信号，从而形成对区内其他同类传感器的冲突，而无法确定地址和敏感量。其二，地址编码需要在光刻制程中实现，成本较高且无法改写。针对前述第一条局限，为避免多传感器冲突，可结合使用频分多址或时分多址，但导致系统复杂度提高，同时降低地址编码的价值。或如美国专利No.US7952482B2及No.US2011/0285510A1中改用异频正交发射栅，从而形成正交或准正交的OFC-PN编码地址序列，但其仍存在明显使用限制，即当多个传感器共存时，需要所有传感器的反射信号时钟严格同步，否则将出现反射峰错位和交叠，极大地降低地址编码的自相关函数峰值的锐度造成误读，及敏感信息无法正常提取。而且PN码为保证自相关函数锐度而牺牲掉部分码容量，所以不能充分利用有限长度的码字。

中国专利No.CN200780009331.X中的装置将传感器阵列整合进RFID调制器。其将各传感器与独立的逻辑门电路连接，构成简易的模拟-数字信号变换器。这些逻辑门的二进制状态随所连传感器状态变化而反转，按顺序构成数字脉冲序列，并被作为测量编码向遥测装置反射，反射信号为纯数字通信编码信号。遥测装置接收后根据测量编码求解各传感器状态。该装置局限在于，首先，各传感器仅在预设敏感量阈值处发生开/关状态反转，为达精细测量目的，需并联多个类似传感器并设置不同敏感量阈值，提高复杂度和成本；其次，逻辑门电路需要从RFID功率恢复器获得直流供电，并随着监测分辨率和敏感量数目的提高而增大所需功率，从而降低可监测距离；此外，该装置反射信号中测量编码与地址编码一并反射，当多个该型传感器共存时，没有提供避冲突机制，因此该装置仅能用于遥测通信区内单独存在的传感器，而无法在区内并存多个传感器时唯一地访问各传感器。

中国专利No.CN201180032851.9公开了一种方法。这种方法整合数字RFID和模拟传感器阅读器，降低成本和复杂性。其中RFID阅读器读取地址，模拟阻抗监测电路测量传感器天线处的电阻、电感或电容。该方法可在相同或不同频率、相同或不同时间分别获取传感器地址和敏感量反射信号。但是，该方法具有以下局限。首先，在模拟阻抗监测电路工作时，多个共存在同一通讯区内的传感器均同时反射模拟阻抗信号，不可避免地形成彼此干扰，无法通过地址编码予以区分。其次，仅能监测反射信号阻抗的实部电阻与虚部电抗，此类测量受无线信号传输路径中的波长周期性影响导致所测复阻抗的相位不确定，限制了监测距离、精度和敏感量数量，因此仅适用于传感器和遥测装置相对位置固定的近场耦合应用，而不是适合中远距离遥测，且不能外接超过三个传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传感器、遥测器和无线传感器系统及其使用方法，可从根本上避免同一通信区内多个传感器的冲突，可靠提高了频段内的传感器容量以及测量精度与速度，而且，降低了功耗，扩大了通信范围，使传感器可用于近场耦合及中远距遥测。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种传感器，包括：

射频识别标签，用于在数字通信模式下，与遥测器进行数字通信，并根据从遥测器接收的数字通信信号，判断预置地址编码与遥测器的目标地址编码是否匹配，若不匹配，则维持数字通信模式，若匹配，则传感器为目标传感器，目标传感器的射频识别标签导通第一开关以使目标传感器进入模拟传感模式，在模拟传感模式下，目标传感器的射频识别标签在模拟传感模块反射完模拟传感信号后关断第一开关以将目标传感器切换回数字通信模式；