CN103777074B - 声表面波器件谐振频率测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种声表面波器件谐振频率的测量装置，包括信号处理单元、信号发射单元、天线开关、信号接收单元及天线，发射单元发射出的信号通过天线发射出去，与声表面波器件谐振频率相同的信号被声表面波器件吸收后反射至天线并向信号接收单元输送，信号接收单元对接收到的射频信号进行处理，由接收机输出中频信号及RSSI信号，A/D处理器对该中频信号及RSSI信号进行采样，信号处理单元对RSSI信号与信号强度指定值进行强度比较，如果RSSI信号大于该信号强度指定值，信号处理单元对中频信号进行FFT变换处理和计算，得到声表面波器件的谐振频率，本发明结构简单，测量精确。
Description
技术领域
本发明涉及一种非接触式远程测量装置，尤其涉及一种用于识别声表面波器件频率的非接触式远程测量装置。
背景技术
远程非接触式测量技术广泛应用于军事、环保、医学、工业控制等通讯领域，声表面波器件抗干扰能力强，灵敏度高，检测范围内的线性度、重复性好，非常适合用于远程非接触式测量技术。但是因为现有技术中只是针对声表面波器件受到周围环境中物理量、化学量或者生物量的变化而引起的声表面波器件谐振频率的变化作为一种现象观察，而没有对谐振频率进行具体的测量，所以声表面波器件并没有很好的运用到远程非接触式测量技术中。
发明内容
发明目的：提供一种能够测量声表面波器件谐振频率的装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种声表面波器件谐振频率的测量装置，包括信号处理单元、信号发射单元、天线开关及信号接收单元，所述信号处理单元的内部设定一个信号强度指定值，信号处理单元包括控制单元和A/D处理器，信号发射单元、天线开关及信号接收单元分别受控制单元的控制，信号发射单元包括发射机、混频器及功率放大器，信号接收单元包括接收机，混频器的输入端连接于发射机的输出端，混频器的输出端连接于功率放大器的输入端，功率放大器的输出端连接于天线开关的发射端，天线开关的接收端连接于信号接收单元的输入端，信号接收单元中接收机的中频信号输出端和RSSI信号输出端分别连接于A/D处理器的输入端，天线开关的公共端连接于具有可逆性的天线。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种利用声表面波器件谐振频率的测量装置的测量方法，所述测量方法包括以下步骤：
步骤一，控制单元控制打开信号发射单元和天线开关之间的发射通道，控制发射机产生某个频点的载波调制信号，该载波调制信号由混频器进行混频处理后产生射频信号，射频信号由功率放大器放大后经过天线开关由天线发射出，此时，天线开关和信号接收单元之间的接收通道为关闭的；
步骤二，控制单元控制关闭发射通道，打开天线开关和信号接收单元之间的接收通道，声表面波器件吸收天线发出的与声表面波器件本身的谐振频率相同的信号，并将该信号反射给天线，反射回的信号经天线开关向信号接收单元输送，信号接收单元将天线中反射回的信号进行处理由接收机输出中频信号和RSSI信号；
步骤三，A/D处理器对步骤二中输出的中频信号和RSSI信号分别进行采样，信号处理单元将信号强度指定值与RSSI信号进行比较，如果RSSI信号大于信号强度指定值，则进行步骤四的处理；如果RSSI信号小于信号强度指定值，则发射其它频点的信号，重复上述步骤一至步骤三的处理；
步骤四，信号处理单元对中频信号进行FFT变换处理得到对应的频谱能量数值，频谱能量最大值对应的频率加上接收机的本振频率即为声表面波器件的谐振频率；
最后，关闭接收通道。
工作原理：发射单元发射出的信号通过天线发射出去，与声表面波器件谐振频率相同的信号被声表面波器件吸收后反射至天线并经天线开关向信号接收单元输送，信号接收单元对输出的中频信号和RSSI信号，由A/D处理器进行采样，信号处理单元将其信号强度指定值与RSSI信号进行强度判断，如果RSSI大于信号强度指定值，信号处理单元对中频信号进行FFT变换得到对应的频谱能量数值，频谱能量最大值对应的频率加上接收机的本振频率即为声表面波器件的谐振频率；如果RSSI信号小于信号强度指定值，则发射单元发射其他频点的信号，按上述方法重复上述对信号进行处理步骤。
有益效果：天线既有发射信号功能又有接收信号的功能，通过天线将射频信号发射出去，并通过天线接收声表面波器件反射回与声表面波器件谐振频率相同的信号，反射回的信号被输送至信号接收单元和信号处理单元进行信号处理，得出声表面波器件的谐振频率，结构简单，测量精确。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的工作流程图。
具体实施方式
请参图1，本发明声表面波器件谐振频率的测量装置包括信号处理单元1、信号发射单元2、天线开关3、信号接收单元4及天线5。
信号处理单元1的内部设定有信号强度指示值，该信号处理单元1包括控制单元11和A/D处理器12。信号发射单元2、天线开关3及信号接收单元4分别由控制单元11控制。
信号发射单元2包括发射机21、混频器22和功率放大器23，混频器22的输入端连接于发射机21的输出端，混频器22的输出端连接于功率放大器22的输入端，功率放大器23的输出端与天线开关3的发射端连接。信号发射单元2为超外差结构，发射机21具有内置调制器，发射机21产生载波调制信号，该载波调制信号进入混频器22进行混频处理，从而产生射频信号，再利用功率放大器23对射频信号进行放大。与直接产生射频信号的直接上变频结构相比，避免了功率放大器23反射回来的信号对发射机21的本振频率的牵引。同时，由于发射机21在发射通路切换到接收通路时无法及时关闭，因载波调制信号与射频信号不同频，可以避免发射机21发射的载波调制信号对接收单元4接收的射频信号的同频干扰。
信号接收单元4可以仅包括接收机41。此时，接收机41的输入端即为信号接收单元4的输入端而与天线开关3的接收端连接。信号接收单元4具有内置低噪声放大器(未图示)、内置混频器(未图示)及射频信号幅度检测电路(未图示)。为了提高信号接收单元4的接收灵敏度，还可在接收机41外部设置一个低噪声放大器42。此时，低噪声放大器42的输入端为信号接收单元4的输入端而与天线开关3的接收端连接，低噪声放大器42的输出端连接于接收机41的输入端。接收机41的输出端为信号接收单元4的输出端而与A/D处理器12的输入端连接。接收机41的中频信号输出端和RSSI信号输出端分别连接于A/D处理器12的输入端。
发射机21、混频器22及功率放大器23、天线开关3、低噪声放大器42及接收机41分别连接于控制单元11，以使控制单元11同时控制上述每个器件。
天线开关3的公共端连接于天线5。天线5具有可逆性，即天线5既具有发射信号的功能又有接收信号的功能。
以下对声表面波器件谐振频率的测量装置的具体测量方法进行叙述。
请参图2，步骤一，由控制单元11控制打开信号发射单元1与天线开关3之间的发射通道，控制发射机21产生某个频点的载波调制信号，载波调制信号经过混频器22形成射频信号，该射频信号由功率放大器22放大后经过天线开关3最终由天线5发射出。此时，天线开关3和信号接收单元4之间的接收通道是关闭的。
步骤二，由控制单元11控制关闭发射通道，进入延迟等待，打开天线开关3和信号接收单元4之间的接收通道，声表面波器件吸收天线5发出的与声表面波器件本身谐振频率相同的信号，并将该信号反射给天线5，反射回的信号经天线开关3向低噪声放大器42输送，再经过接收机41进行处理，输出中频信号和RSSI信号。
步骤三，A/D处理器12对上述中频信号和RSSI信号分别进行采样，信号处理单元（1）将信号处理单元（1）内部设定的信号强度指定值与RSSI信号进行比较；如果RSSI信号大于信号强度指定值，则关闭接收通道，进入步骤四的处理；如果RSSI信号小于信号强度的指定值，则关闭接收通道，发射其它频点的信号，重复上述步骤；
步骤四，信号处理单元1对中频信号进行FFT变换，将其转换成频谱，频谱转换未完成的，再次进行FFT变换；频谱转换完成的，对该频谱进行分析并转换成物理量等，得到对应的频谱能量数值，频谱能量最大值对应的频率加上接收机41的本振频率即为声表面波器件的谐振频率。
信号处理单元还可以根据具体需要设置Ethernet通讯接口、RS485通讯接口、CAN通讯接口、RS232通讯接口、EEPROM通讯接口及LED通讯接口等通讯接口。
Claims (5)
1. 一种声表面波器件谐振频率的测量装置，其特征在于：包括信号处理单元（1）、信号发射单元（2）、天线开关（3）及信号接收单元（4），所述信号处理单元（1）的内部设定一个信号强度指定值，信号处理单元（1）包括控制单元（11）和A/D 处理器（12），信号发射单元（2）、天线开关（3）及信号接收单元（4）分别受控制单元（11）的控制，信号发射单元（2）包括发射机（21）、混频器（22）及功率放大器（23），信号接收单元（4）包括接收机（41），混频器（22）的输入端连接于发射机（21）的输出端，混频器（22）的输出端连接于功率放大器（23）的输入端，功率放大器（23）的输出端连接于天线开关（3）的发射端，天线开关（3）的接收端连接于信号接收单元（4）的输入端，信号接收单元（4）中接收机（41）的中频信号输出端和RSSI
信号输出端分别连接于A/D 处理器（12）的输入端，天线开关（3）的公共端连接于具有可逆性的天线（5）。
2. 如权利要求1 所述的声表面波器件谐振频率的测量装置，其特征在于：所述信号发射单元（2）为超外差结构，发射机（21）具有内置调制器，发射机（21）、混频器（22）及功率放大器（23）分别连接于控制单元（11）。
3. 如权利要求1 所述的声表面波器件谐振频率的测量装置，其特征在于：所述接收机（41）具有内置低噪声放大器、内置混频器及射频信号幅度检测电路。
4. 如权利要求1 所述的声表面波器件谐振频率的测量装置，其特征在于：所述信号接收单元（4）还包括低噪声放大器（42），天线开关（3）的接收端连接于低噪声放大器（42）的输入端，低噪声放大器（42）的输出端连接于接收机（41）的输入端，接收机（41）和低噪声放大器（42）分别连接于控制单元（11）。
5. 一种利用权利要求1 所述的声表面波器件谐振频率的测量装置的测量方法，其特征在于：所述测量方法包括以下步骤：
步骤一，控制单元（11）控制打开信号发射单元（2）和天线开关（3）之间的发射通道，控制发射机（21）产生某个频点的载波调制信号，该载波调制信号由混频器（22）进行混频处理后产生射频信号，射频信号由功率放大器（23）放大后经过天线开关（3）由天线（5）发射出，此时，天线开关（3）和信号接收单元（4）之间的接收通道为关闭的；
步骤二，控制单元（11）控制关闭发射通道，打开天线开关（3）和信号接收单元（4）之间的接收通道，声表面波器件吸收天线（5）发出的与声表面波器件本身的谐振频率相同的信号，并将该信号反射给天线，反射回的信号经天线开关（3）向信号接收单元（4）输送，信号接收单元（4）将天线（5）中反射回的信号进行处理由接收机（41）输出中频信号和RSSI 信号；
步骤三，A/D 处理器（12）对步骤二中输出的中频信号和RSSI 信号分别进行采样，信号处理单元（1）将信号强度指定值与RSSI 信号进行比较，如果RSSI 信号大于信号强度指定值，则进行步骤四的处理；如果RSSI 信号小于信号强度指定值，则发射其它频点的信号，重复上述步骤一至步骤三的处理；
步骤四，信号处理单元（1）对中频信号进行FFT 变换处理得到对应的频谱能量数值，频谱能量最大值对应的频率加上接收机（41）的本振频率即为声表面波器件的谐振频率；
最后，关闭接收通道。
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