[发明专利]一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器

权利要求书

1.一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器，其特征在于设有同位素电池、充放电执行开关、谐振式声表面波无线传感器和发射天线；

所述同位素电池使用同位素辐射源激励二氧化钛材料而产生亚微安级电流，同位素电池用于对谐振式声表面波无线传感器充电；

所述充放电执行开关采用并联式悬臂梁MEMS开关结构，充放电执行开关设有基底、金属悬臂梁和接地电极，由同位素电池向金属悬臂梁与接地电极之间施加电压，金属悬臂梁在电场力的作用下发生弯曲变形；所述充放电执行开关的金属悬臂梁在电场力的作用下发生变形与接地电极接触后，正负电荷复合，电场力消失，金属悬臂梁恢复原有状态；所述充放电执行开关的闭合及断开时间由金属悬臂梁微机械结构控制；所述金属悬臂梁在电场力的作用下发生变形与接地电极接触后放电，产生阶跃响应；

所述谐振式声表面波无线传感器设有衬底、反射栅、压电介质层和叉指电极，谐振式声表面波无线传感器用于在充电周期中收集同位素电池能量，存储能量大小与激励电压、叉指对数、孔径宽度、叉指单位电容成正比；

所述发射天线用于接收IDT上的频率变化信号，向外发送带有传感量信息的频率信号。

2.如权利要求1所述一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器，其特征在于所述同位素电池包括同位素辐射源、收集电荷的电极和底板；同位素辐射源用于激励二氧化钛材料而产生数百纳的电流，同位素辐射源位于二氧化钛材料的上表面；所述收集电荷的电极和底板分别设于二氧化钛材料的上下表面，二氧化钛材料与镀有收集电荷电极层的上下底板封装。

3.如权利要求1所述一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器，其特征在于同位素电池产生的电流送至充放电执行开关，充放电执行开关中的金属悬臂梁收集电荷，同时通过金属悬臂梁一端向谐振式声表面波无线传感器充电。

4.如权利要求1所述一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器，其特征在于所述同位素电池采用热电式、直接充电式、直接转换式、间接转换式中的一种。

5.如权利要求4所述一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器，其特征在于所述同位素电池为基于贝塔伏特效应的直接转换式同位素电池。

6.如权利要求1所述一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器，其特征在于所述同位素电池的同位素材料包括氢-3(氚)、镍-63、碳-14、钴-60、钷-146、锶-90、铯-137、氪-85、铊-204中的至少一种。

7.如权利要求1所述一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器，其特征在于所述谐振式声表面波无线传感器具有单端口或双端口结构，谐振式声表面波无线传感器的压电介质层和叉指电极组成电容器结构。

8.如权利要求7所述一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器，其特征在于采用双端口结构的谐振式声表面波无线传感器具有两个IDT结构，谐振式声表面波无线传感器的双端同时配备有反射栅，谐振式声表面波无线传感器的谐振频率会因环境参数变化而改变，用于压力、应变、湿度、扭力、质量吸附、分子吸附、气体成分、辐射环境物理量的检测。

9.如权利要求1所述一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器，其特征在于谐振式声表面波无线传感器与发射天线相连接的IDT将声表面波转换为携带有温度传感信息的频率电信号，并由发射天线向外发送带有传感信息的频率电信号。

10.如权利要求1所述一种同位素电池供能的谐振式声表面波无线传感器，其特征在于所述充放电执行开关采用微型充放电执行开关。