[发明专利]声表面波无线传感器阅读装置及实现方法

说明书

本发明提供了一种声表面波无线传感器阅读装置及实现方法，其特征在于，包括：激励信号生成模块、激励信号放大模块、天线模块、信号接收模块以及信号处理和控制模块；激励信号生成模块用于生成调频信号并传输至激励信号放大模块；激励信号放大模块用于对调频信号进行放大后输送至天线模块；天线模块用于发送经过放大后的调频信号；信号接收模块用于接收天线模块发送的调频信号以及外界传感器发送的回波信号；信号处理和控制模块实现对信号接收模块接收到的信号进行处理。本发明消除了差动式声表面波无线传感器查询过程中各个谐振器件之间的查询间隔，保证了各谐振器被同时激励和查询，提高差动式传感器的测量精度和抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及无线传感领域，具体地，涉及声表面波无线传感器阅读装置及实现方法。

背景技术

无线传感技术是物联网和无线传感网的基础。由声表面波器件构成的无线传感器具有纯无源、抗高低温等恶劣环境的显著优点，是无线传感领域的研究热点之一。

谐振式声表面波传感器是一种主要的声表面波无线传感器形式，其核心部件是声表面波谐振器，通过对谐振式声表面波传感器回波信号的频率进行分析可得到相应的传感量。为了克服环境的影响并进行多传感数据融合，往往需要集成两个或更多的声表面波谐振器形成差动结构，通过减去参考谐振器的频率来除去环境的干扰。

目前常用的谐振式声表面波传感器阅读装置，一般只含有一个激励频率源，且该频率源在单次查询的时候频率是固定的，其工作步骤为：

步骤S1：一次发射/接收一个频点，获得声表面波谐振器在此频点的响应；

步骤S2：步进再收发下一个频点，往复扫描整个声表面波谐振器可能处于的频带；

步骤S3：对工作频带内所有的谐振器往复执行步骤1、2，扫描所有工作频带内的谐振器。

这种处理方法在检测单个谐振器构成的声表面波传感器时已存在扫面时间较长的缺点。而用于多个谐振器构成的差动式声表面波传感器时则有更严重的问题：由于一次只能激励一个谐振器，差动式声表面波传感器的各个谐振器之间存在较长的查询间隔，而环境是时变的，特别是在动态扭矩、TPMS等高速振动、旋转的环境中，环境影响的变化是非常迅速的。这种较长的查询间隔明显降低了差动式传感器的精度和抵抗环境的能力，甚至会放大环境干扰。

参考文献：“An Algorithm for Automating Fast and Accurate Measurementsofthe Resonance Frequencies of SAW sensors”C.Droit,J.-M.Friedt等公开了一种基于谐振器BVD电路模型的快速查询方法，但该方法的策略仍和常用结构一致，只是减少了查询的次数。

中国发明专利，申请号为CN103269252A，发明名称为：多频谱声表面波器件频率识别装置，提出了一种基于FPGA和数模转换器的阅读装置结构，可以一次同时发射单个谐振器频带内的多个频率，从而达到快速查询的目的。但这种装置一方面结构比较复杂，成本较高，更重要的问题是数模转换器的输出存在较大的杂散，如果顾及成本选用低速率的数模转换器，则将会产生很多低频杂散，这些杂散频率很容易同时对邻近频率的谐振器产生激励，从而造成误读。如果为避免这一状况采用高频率的数模转换器则会增加成本，同时还要求FPGA的处理能力和速度也必须相应提升，进一步增加了系统复杂度和成本。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种声表面波无线传感器阅读装置及实现方法。