[发明专利]应用声表面波元件(OFW元件)的压力传感器

说明书

本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的一种压力传感器，其中应用了以声表面波工作的元件(OFW元件)。

类型相一致的压力传感器例如见1994年“IEEE Intemational FrequencyControl Symposium”《IEEE频率控制国际会议论文集》第395至400页。这种己知的传感器在构成压力接收的压电衬底上设有2个OFW谐振器，其中一个谐振器装在，压力接收膜的中心，另一个在中心以外。这两个谐振器接入两个振荡器的反馈回路并用作频率调节元件。压力作用于膜上时产生的形变引起谐振器中心频率变化。因谐振器的谐振腔处在形变符号相反的位置，故它们的频移同样具有不同符号。差频是谐振器频移之和。测得的压力是该差频及温度的一个函数。为补偿温度变化，另给OFW谐振器装([译注]原文为：应用以声表波工作的元件(OFW元件)的压力传感器。)一热敏电阻。

这种压力传感器需要一有源电子线路连接OFW谐振器来做成振荡器。此外，这种压力传感器并非毫无困难地可作远距离访问，从而限制了其可能的应用。例如，在线路连接的难于或根本不能触及的地方，这种压力传感器即使能使用也是很困难的。

本发明的任务在于提供一种上述的也可由无线电远距离访问的无源(即没有有源电子线路的)压力传感器。

通过权利要求1特征部分的措施，在本发明篇首所述那种压力传感器上完成了这一任务。

本发明的进一步改进见从属权利要求。

下面根据附图所示实施例详细说明本发明。所示为：

图1  本发明的压力传感器一种实施形式的示意图；图2  可在图1压力传感器上使用的一OFW延迟线的特殊布置。

根据图1，在例如可用玻璃料或塑料构成的框7上有一例如用石英制成的载片1，其上装有一反射OFW延迟线2-6，其中压电衬底同时用作压力传感器的压力接收膜片。作用于压力接收膜片2的压力简略地用箭头P表示。

这里要简单说明一下，一反射OFW延迟线原则上由一输入/输出叉指式换能器以及至少一个反射器组成。输入/输出叉指式换能器将电信号变换成声表面波，声表面波进入反射器，由反射器逆反射到输入/输出叉指式换能器上。该被反射的声表面波由输入/输出叉指式换能器逆变换成电磁信号。输入/输出叉指式换能器与反射器之间声表面波的传播时间相当于反射式OFW延迟线的延迟时间。

根据本发明，在图1的压力传感器上由同时起压力接收膜作用的压电衬底2、输入/输出叉指式换能器3以及至少2个反射器4、5、6构成反射式OFW延迟线。此外，根据本发明将反射器之一(图1中的反射器4)装在压力接收膜2的膨胀区内，将另一反射器(图1中的反射器5)装在其压缩区内。再一个反射器6将反射式OFW延迟线的运行距离分成膨胀段和压缩段。该反射器6最好装在压力接收膜2的膨胀区和压缩区之间的中性过渡区内。在求取压力时，把膨胀段的传播时间或相位由压缩段的传播时间或相位加权相减。这时消除了温度效应，另外还减小了线性误差。由压力引起的相位差与总额相加，从而提高了对压力的灵敏度。

按本发明构成的OFW压力传感器作为一种无附加有源电子电路的无源装置也可以由无线电远距离访问，可由天线以未详述的方法将访问信号馈入输入/输出叉指式换能器3，并可由天线发射输入/输出换能器3的延迟信号。反射式OFW延迟线原则上是宽带的，也能在强干扰环境中作无线电信号传输。

反射器4标志着开始，因此传感器的回答与(未示出的)访问器的距离无关。

为避免传感器信号可能出现的相位多重性，可在本发明的另一结构形式中附加一反射器，安装得与己述反射器之一很靠近，从而在待探测压力对压力传感器产生最大作用时，该反射器与这一相邻反射器之间最高产生360°相移。这对于装在压力接收膜膨胀区和压缩区内的反射器就能作信号分量的单一相位求值。

在图1所示的实施例上，与反射器4相邻地安装了上述那种反射器8。

与上述安排不同，也可以大致将该反射器装在反射器4和6之间的中点，这同样能消除相位多重性。

在图1的实施例中，出发点是将反射式OFW延迟线的各元件，即输入/输出叉指式换能器3以及反射器4、5、6和8装在唯一的一个声道上。为做到缩小压力接收膜2，在本发明的演进中也可将一反射式OFW延迟线的各元件排列成相互不同的声道，例如声学上相串连的声道。这样的结构形式示于图2，图中与图1相同的元件用同一标号。如图2概略示出，反射器4、5和6装在两个声道上，它们由大家知道的环行器9作相互声耦合。声波的传播在图2中简略地用带箭头的直线10表示。在这样一种结构上，尽管能缩小压力接收膜的面积，便传播时间及传感器效果保持不变。