[发明专利]基于无线无源声表面波传感器的温度检测系统及收发系统

说明书

本发明公开了一种基于无线无源声表面波传感器的温度检测系统及收发系统，属于温度检测技术领域。温度检测系统包括射频收发系统及声表面波传感器，射频收发系统包括控制单元、人机交互单元、收发天线、发射链路、接收链路及选择开关单元：收发天线为多频天线；发射链路包括电连接的射频信号生成模块、开关模块、可置换的频率适配模块及功率放大模块；接收链路包括电连接的可置换的滤波模块、信号放大模块及功率检波模块；选择开关单元，用于有选择地将发射链路与接收链路中的一者与收发天线连接。基于该结构设计的射频收发系统，能有效的提高其所适配的声表面波传感器范围，可广泛应用于温度检测等技术领域。

技术领域

本发明涉及温度检测技术，具体地说，涉及一种基于无线无源声表面波传感器的温度检测系统及用于构建该温度检测系统的射频收发系统。

背景技术

声表面波传感器通常包括压电基体及制备在该压电基体上的电极与天线，常用声表面波传感器为叉指换能器，其利用压电材料的声-电转换特性以实现电磁波和声表面波的相互转换，其优点是无线无源，且可在高温等恶劣环境下工作；其无线特性使其应用场景能突破线缆限制，从而可布局在运动物体等传统无法布线的位置上以实现温度等待检测物理参数的检测，而其无源特性使其无需在传感器内部安装电池，可更好地适应高温、强酸、高电压等恶劣环境，且便于维护。

基于无线无源声表面波的传感技术可以用于电气仪表设备、航空发动机等大型机器的温度等待检测参数的传感场景。无线无源声表面波传感器系统通常由射频收发系统和安置在被测对象处的声表面波传感器组成，射频收发系统和声表面波传感器各集成有天线，射频收发系统产生问询射频信号并发送给声表面波传感器，声表面波传感器接收问询射频信号，并将其转换成沿压电基片表面传播的声波信号，该声波信号的传输特性携带传感器周围的温度等物理参数信息，并通过集成的天线重新转换成电磁波信号发送射频收发系统，射频收发系统接收到传感器返回的回波信号，实时分析得到声表面波传感器所处环境的温度等物理参数信息。

声表面波器件在制作时，由于工艺原因，其谐振中心频率可能出现偏差。同时，基于不同的应用场景，以及不同材料的声表面波器件所具有的不同的材料特性，实际制备及使用的声表面波传感器其中心频率分散性较大，导致现有技术中，通常要求同型号的声表面波传感器要有专用的射频收发系统与之匹配。

发明内容

本发明的目的为提供一种基于无线无源声表面波传感器的温度检测系统，以提高射频收发系统对声表面波传感器的适配范围；

本发明的另一目的为提供一种用于构建上述温度检测系统的射频收发系统。

为了实现上述目的，本发明提供的温度检测系统包括射频收发系统及安置于被测对象处的声表面波传感器，射频收发系统包括控制单元、人机交互单元、收发天线、发射链路、接收链路及选择开关单元：人机交互单元与控制单元通讯连接，用于接收针对检测控制参数的设置输入及受控制单元控制地输出温度检测结果；收发天线为多频天线；发射链路受控于控制单元，沿信号在发射链路中的行进方向，依序包括电连接的射频信号生成模块、开关模块、频率适配模块及功率放大模块，频率适配模块可置换；接收链路受控于控制单元，沿信号在接收链路中的行进方向，依序包括电连接的滤波模块、信号放大模块及功率检波模块，滤波模块可置换；选择开关单元，用于有选择地将发射链路与接收链路中的一者与所述收发天线连接。

基于上述结构设计的射频收发系统，可根据不同声表面波传感器，通过人机交互模块输入检测控制参数，并选用与该声表面波传感器相匹配的模块以置换频率适配模块与滤波模块，从而可使该射频收发系统可适用于不同频段的声表面波传感器及检测环境的变化，从而无需配置大量的射频收发系统，有效地节约成本。此外，基于开关模块与选择开关模块的设置，可有效地对发射信号与响应信号进行隔离，以提高该系统的工作稳定性与检测准确度。