[发明专利]声表面波谐振器型振动传感器以及振动检测系统

说明书

本发明公开了一种声表面波谐振器型振动传感器以及振动检测系统，所述声表面波谐振器型振动传感器，包括第一天线、匹配网络、反射栅、以及叉指换能器，所述至少反射栅、以及叉指换能器设置在压电基片上，所述匹配网络包括由至少一个电容和至少一个电感组成的最佳匹配网络，所述最佳匹配网络还并联有加速度检测电路，所述加速度检测电路包括若干个相并联的支路，在不同的加速度下并入所述最佳匹配网络的支路个数不同。本发明的声表面波谐振器型振动传感器，通过在匹配网络中设置加速度检测电路，电路结构简单，占用空间小，无需增加压电基片的面积，有利于节省成本。

技术领域

本发明涉及一种声表面波传感器，具体地说，是涉及一种声表面波谐振器型振动传感器。

背景技术

声表面波（SAW）传感器按芯片器件的功能可分为谐振器型和延迟线型。单端口声表面波谐振器即属于声表面波传感器类型中的一种，包含一个中心叉指换能器（IDT）以及对称分布叉指换能器两侧的反射栅，中心叉指换能器和分布两侧的反射栅用于构成一个声学谐振腔，叉指换能器用于进行声-电的相互转换。

声表面波射频识别(RFID，Radio Frequency Identification) 技术是一种应用非接触式标签的技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。声表面波射频识别技术属于延迟线型声表面波传感器。

在现代物流中，一些货物如陶瓷、玻璃制品、药品等，往往对振动较为敏感，当振动过于剧烈时会导致货物的损坏或失效。对这些货物进行运输过程中的振动状况需要实时监测。尤其需要记录在输运过程中是否发生了超过阈值的振动。一旦振动加速度超过了设定的阈值，记录相应货物发生超振动的发生时刻，或者向监控系统发出报警信号以便采取补救措施。

专利公布号为CN102889923A的中国专利申请，公开了一种基于声表面波射频识别技术的振动传感器及其应用，其采用的是声表面波射频标签（RFID）延迟线结构，进行振动加速度的测量。参见图1所示，所述的振动传感器包括声表面波器件和阅读器，声表面波器件包括第一天线301、压电基片1、叉指换能器2、反射栅和弹性元件，所述的第一天线301、叉指换能器2 和反射栅均设置在压电基片1 上，所述的第一天线301 与叉指换能器2 连接。弹性元件与测量反射栅连接并构成常开回路。当所感应的振动加速度超过所设定阈值，则测量反射栅与弹性元件及匹配网络共同构成闭合回路。该专利采用声表面波射频标签（RFID）延迟线结构，反射栅位于叉指换能器的一侧。该种结构的缺点是：1、通过将弹性元件设置在反射栅上，一个反射栅只能监测一个加速度值，当需要监测多个加速度值时，需要设置多个反射栅，相应的需要较大面积的压电基片用于安装反射栅，一方面提高了传感器的制造成本，另外一方面增加了传感器的体积，不适合市场对产品的小型化需求。2、声表面波延迟线结构具有双向能量损耗。声表面波向叉指换能器两侧传播能量时，由于声表面波RFID延迟线结构一侧没有反射栅，一侧的声表面波能量被损耗掉，另一侧声表面波能量随着反射栅距离叉指换能器越来越远，能量也不能高效地反射回叉指换能器，这样就带来插入损耗高的问题，相应的灵敏度和可靠性均会降低，其阅读器无线询问距离也会相应缩短。

发明内容

本发明为了解决现有声表面波传感器占用体积大的技术问题，提供了一种声表面波谐振器型振动传感器。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种声表面波谐振器型振动传感器，包括第一天线、匹配网络、反射栅、以及叉指换能器，所述至少反射栅、以及叉指换能器设置在压电基片上，所述匹配网络包括由至少一个电容和至少一个电感组成的最佳匹配网络，所述最佳匹配网络还并联有加速度检测电路，所述加速度检测电路包括若干个相并联的支路，在不同的加速度下并入所述最佳匹配网络的支路个数不同。

进一步的，所述最佳匹配网络由第一电容（C1）和第一电感（L1）相串联组成，所述加速度检测电路并联在所述最佳匹配网络组成的串联支路的两端。