[发明专利]一种声表面波温湿度传感器

说明书

本发明涉及一种声表面波温湿度传感器，属于温度、湿度测试领域，解决了现有传感器不能同时测量温度、湿度，而且不能再多个传感器情况下实现传感器信号区分的问题。一种声表面波温湿度传感器，温湿度传感器通过设置在延迟线上的叉指换能器进行声表面波和电磁波的相互转换，并通过声表面波在延迟线上传播时间差来计算得出温度和湿度。本发明通过无线方式测量温湿度信息，减少了复杂布线的后期维护；本发明的传感器器件本身是无源器件，使用寿命没有电池电源限制，适用于密闭、高速旋转等极端条件；本发明的传感器本身集成编码信息，可方便得到监测点与监测信息的对应关系。

技术领域

本发明涉及温度、湿度测试技术领域，尤其涉及一种声表面波温湿度传感器。

背景技术

温度、湿度测量在工业、农业等领域有着重要作用，一般温湿度传感器需要额外供电，因此需要在测量场合布置额外线缆，对传感器维护、稳定性都有较大影响。而且现有的传感器通常在一个测量场合需要布置大量的传感器，存在着传感器返回值与监测点很难一一对应的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种声表面波温湿度传感器，用以解决现有传感器不能同时测量温度、湿度，而且不能再多个传感器情况下实现传感器信号区分的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种声表面波温湿度传感器，温湿度传感器通过设置在延迟线上的叉指换能器进行声表面波和电磁波的相互转换，并通过声表面波在延迟线上传播时间差来计算得出温度和湿度。

延迟线包括：叉指换能器、反射栅、湿度敏感膜；叉指换能器、反射栅、湿度敏感膜共线，且湿度敏感膜设置在叉指换能器和反射栅之间；

声表面波从叉指换能器发出，并穿过湿度敏感膜，经反射栅部分声表面波沿原传播路径反射。

延迟线均设置在基片上，基片采用温度稳定的牙垫晶体切片。

反射栅设有至少N个，N≥2，并沿延迟线排列；当反射栅个数N≥3时等距排列。

待测温度T满足：

其中：i≠j，且i、j均为小于等于N的整数；为温度T₀，湿度H₀时，声表面波经第i个反射栅反射后信号返回的时间；τ_i为待测温度T，待测湿度H时，声表面波经第i个反射栅反射后信号返回的时间；λ为基片中声表面波的温度系数。

待测湿度H满足：

其中：μ为湿度敏感膜的灵敏度。

叉指换能器沿延迟线方向设置，且汇流条连接温湿度传感器的天线。

湿度敏感膜可以吸收水蒸气改变自重，影响声表面波的传播；湿度敏感膜采用多孔二氧化硅或聚酰亚胺或氧化石墨烯材料制成。

反射栅采用短路形式或开路形式；

短路形式的反射栅为在开路形式的反射栅基础上，将反射栅同一侧的端部短接。

在同一环境下可以使用K个温湿度传感器测量温度和湿度，K≥2；

温湿度传感器均设置k+2个反射栅，除了第一个和最后一个反射栅之外的k个反射栅均可以除去，且任意2个温湿度传感器除去的的反射栅的位置均不相同；按是否设有反射栅转换为与温湿度传感器一一对应的k位二进制数，且k位二进制数转换为十进制数大于或等于K。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过无线方式测量温湿度信息，减少了复杂布线的后期维护。