[发明专利]基于谐振式声表面波无线无源传感器的双极化检测系统

说明书

基于谐振式声表面波无线无源传感器的双极化检测系统，涉及声表面波无线无源传感器。由可激发两个极化方向相互垂直电磁波的双极化传感端天线、可激发两个极化方向相互垂直电磁波的双极化质询端天线、相位匹配及阻抗匹配电路、极化方向切换开关、收发切换开关、射频信号收发处理电路、占空比错误检测电路、显示单元及微处理器单元等组成。可在同一个频谱带宽内对声表面波传感器的两个传感量进行检测，由质询端天线和传感端天线的极化方向匹配实现不同传感量的识别，同时包含有占空比错误检测功能，相位匹配抗干扰设计。能在有限带宽内高效地检测两个声表面波无线无源传感器的传感信息，可应用于轮胎的压力‑温度监控、机械的高温‑扭矩保护等。

技术领域

本发明涉及声表面波无线无源传感器，尤其是涉及基于谐振式声表面波无线无源传感器的双极化检测系统。

背景技术

无线无源化是传感器发展的必然趋势。一方面，限制于供电电池的使用，内置电源传感器结构将更为复杂，传感系统的维护成本也更高。而无源传感器技术的应用，特别是纯无源传感器，非常适合于各种恶劣环境的应用，这与RFID(射频身份识别)类型的无源传感器相比有无可替代的优势，而内置微能量收集的传感器则技术不成熟且成本太高。另一方面，无线传感器极大方便了某些特殊环境中的信息传输需求，如密闭环境中、高速旋转物体等不易布置线路的环境，无线传感系统是最佳选择。

基于声表面波技术的传感器因各种优点非常适合于无线无源的传感检测系统。声表面波技术是20世纪60年代末期开始发展的一种新兴技术领域，它是声学和电子学相结合的一门边缘学科。由于声表面波的传播速度比电磁波慢10万倍，而且在它的传播路径上容易取样和进行处理，因此用声表面波去模拟电子学的各种功能，能使电子器件实现超小型化和多功能化。声表面波传感器的基本工作原理是传感器在受到外界的压力、湿度、湿度、扭力、粒子吸附等物理量的作用时，其谐振频率或延时特性等会随着外界物理量的变化而变化，根据谐振频率或延时等的测试结果进行相应数据处理就可以得到外界物理量的变化情况。例如，压力作用于声表面波谐振器基片上会引起基片材料常数发生变化，这就使基片上声表面波波速发生变化，同时声表面波谐振器在压力作用下其几何尺寸也发生变化，从而导致声表面波的波长等性能参数发生变化。因此，声表面波传感器的工作原理也主要分为谐振式和延迟式两种，前者是依据谐振频率随传感量变化而变化的特性，后者是利用声表面波回波时延随传感量变化而变化的现象。与延迟式声表面波传感器仅响应几个不易采样检测且易受外部干扰的几个尖峰相比，谐振式声表面波传感器因能充分发挥谐振后良好的储能效应，其回波持续一定的时间，可以较为方便地检测其频率变化。

但目前振式声表面波传感器一般仅为单物理量测量，或是与RFID结合实现同一位置多物理量多目标测量，但因为RFID芯片的存在，也限制了其广泛应用，又导致了其成本增加。虽然有些研究结果已经利用多个相隔的频谱的方式实现同一位置多物理量同时测量，但这通常仅限于实验测试使用，无法逾越各国家地区对电磁波频谱的管制。若在有限的带宽内进行分频利用，则会降低传感器的分辨力，还会因需要苛刻射频滤波单元而难以实现。也有使用多个天线对同一位置实现多物理量的无线检测传输的研究，但因对天线的方向性和各路无线信号的空间隔离度要求太高而无法广泛应用。

综上所述，为了符合既定频谱标准、达到高分辨力传感、适应恶劣使用环境，又能实现双传感量的无线无源检测，进行基于谐振式声表面波无线无源传感器的双极化检测系统的研究，实现相关技术攻关。对整个纯无线无源传感器技术领域的进步和相关产业的发展具有积极的推动作用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，提供结构新颖、双极化无线检测，并带有传感信息错误检测功能的经济高效的基于谐振式声表面波无线无源传感器的双极化检测系统。