CN105702011A - 一种mems开关切换的无源无线多参数传感系统 - Google Patents

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CN105702011A
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王立峰
黄庆安
董蕾
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    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/06—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using capacity coupling

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Abstract

本发明提供了一种MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统，包括读取部分和传感部分；所述读取部分包括第一电感、信号源和网络分析仪，所述第一电感串联所述信号源，所述网络分析仪并联所述第一电感；所述传感部分包括MEMS开关、第一电容式传感器、第二电容式传感器、第二电感；所述第二电感串联所述第一电容式传感器，所述MEMS开关与所述第二电容式传感器构成的串联支路并联在所述第二电容式传感器两端。通过控制MEMS开关的通断，利用MEMS开关延时特性，分别对第一电容式传感器与第二电容式传感器的数据进行读取，实现无源无线多参数传感，系统简单，易操作。

Description

一种MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统
技术领域
本发明涉及一种传感系统，具体涉及一种MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统。
背景技术
无源无线传感器可以进行无线传感，而且内部不含电池。因此其具备两个天然优势：一是不用连线；二是不需要更换电池，从而理论上具有无限寿命。正是由于这两点本质上的优势，使得无源无线传感器在某些应用环境下具有无可比拟的优势，比如密闭环境、机械旋转结构等等。在应用过程中往往要求无源无线传感器能同时监测多个参数。
已有的实现多个参数无源无线传感的技术手段有两种，一种每个传感器连接一个电感，形成多个电感电容谐振回路分别进行测试；另一种是是在传感部分加入负载调制电路、分时复用电路以及整流稳压电路等形成一个复杂的分时调制系统，然后调制后的信号再由读取部分进行解调得到多个传感器信号。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统，可以实现无源无线多参数的传感，系统简单易实现。
技术方案：一种MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统，包括读取部分和传感部分；所述读取部分包括第一电感、信号源和网络分析仪，所述第一电感串联所述信号源，所述网络分析仪并联所述第一电感；所述传感部分包括MEMS开关、第一电容式传感器、第二电容式传感器、第二电感；所述第二电感串联所述第一电容式传感器，所述MEMS开关与所述第二电容式传感器构成的串联支路并联在所述第二电容式传感器两端。
进一步的，所述MEMS开关为延时关闭开关。
控制所述信号源发出首次频率信号后，所述传感系统的使用步骤为：
第一步：所述信号源不输出频率信号，控制所述MEMS开关断开，所述传感部分的频率信号通过所述第二电感和第一电感的耦合作用反馈到所述读取部分，所述网络分析仪对从第二电感接收到的频率信号中分析得到此时所述第一电容式传感器的电容值；
第二步：所述信号源输出频率信号，同时控制所述MEMS开关导通，所述信号源输出的频率信号通过所述第一电感和第二电感的耦合作用发送到所述传感部分；然后关闭所述信号源并撤除所述MEMS开关的控制信号，在所述MEMS开关导通延时内，所述传感部分的频率信号通过所述第二电感和第一电感的耦合作用反馈到所述读取部分，所述网络分析仪对从第二电感接收到的频率信号中分析得到此时第一电容式传感器与第二电容式传感器并联的电容值；
第三步：用第二步中所述网络分析仪测出的电容值减去第一步中所述网络分析仪测出的电容值，即为所述第二电容式传感器的电容值；
第四步：第一步与第二步交替进行，实现对所述第一电容式传感器与所述第二电容式传感器的连续检测。
有益效果：本发明提供的一种MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统，通过控制MEMS开关的通断和利用MEMS开关的延时特性，可以分别对第一电容式传感器与第二电容式传感器的数据进行读取，实现无源无线多参数的传感，系统简单，易操作和实现。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为本发明MEMS开关断开时系统原理图；
图3为本发明MEMS开关导通时系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统，包括读取部分和传感部分；读取部分包括第一电感5、信号源6和网络分析仪7，第一电感5串联信号源6，网络分析仪7并联第一电感5；传感部分包括MEMS开关1、第一电容式传感器2、第二电容式传感器3、第二电感4；第二电感4串联第一电容式传感器2，MEMS开关1与第二电容式传感器3构成的串联支路并联在第二电容式传感器3两端；MEMS开关1为延时关闭开关。
控制信号源6发出首次频率信号后，传感系统的使用步骤为：
第一步：信号源6不输出频率信号，控制MEMS开关1断开，传感部分的频率信号通过第二电感4和第一电感5的耦合作用反馈到读取部分，网络分析仪7对从第二电感4接收到的频率信号中分析得到此时第一电容式传感器2的电容值；
第二步：信号源6输出频率信号，同时控制MEMS开关1导通，信号源6输出的频率信号通过第一电感5和第二电感4的耦合作用发送到传感部分；然后关闭信号源6并撤除MEMS开关1的控制信号，在MEMS开关1导通延时内，传感部分的频率信号通过第二电感4和第一电感5的耦合作用反馈到读取部分，网络分析仪7对从第二电感4接收到的频率信号中分析得到此时第一电容式传感器2与第二电容式传感器3并联的电容值；
第三步：用第二步中网络分析仪7测出的电容值减去第一步中网络分析仪7测出的电容值，即为第二电容式传感器3的电容值；
第四步：第一步与第二步交替进行，实现对第一电容式传感器2与第二电容式传感器3的连续检测。
实施例：
当信号源6不输出控制信号时，MEMS开关1断开，此时传感部分由第二电感4和第一电容式传感器2组成，如图2所示，此时网络分析仪7将读取到第一电容式传感器2的数据，记录下此时网络分析仪7读取的数据。当信号源6输出控制信号使MEMS开关1导通时，此时传感部分为由第二电感4、第一电容式传感器2和第二电容式传感器3组成，如图3所示。当MEMS开关1导通后，撤除信号源6的控制信号，利用MEMS开关1的延时特性，在MEMS开关1的导通延时内，通过网络分析仪7读取第一电容式传感器2和第二电容式传感器3并联的数据，记录下此时网络分析仪7读取的数据。将MEMS开关1导通时记录的数据减去MEMS开关1断开时记录的数据，即得到第二电容式传感器3的数据。将MEMS开关1导通和断开交替进行，分别记录下相应的网络分析仪的读数，就可以实现对第一电容式传感器2与第二电容式传感器3的连续监测。
无源无线的多参数传感的实现原理是：信号源6产生频率信号，通过对该频率信号的控制，可以使MEMS开关1处于导通和断开两个状态，第一电容式传感器2和第二电容式传感器3分别连接到传感部分的电感上，利用MEMS开关1的延时特性，在控制信号撤除后，用网络分析仪7分别读取含有两个传感器信息的频率值，实现了多参数传感，同时这种传感方式中传感部分无连接线和电源供电，仅通过MEMS开关切换来实现多参数传感，因此称为MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统。
本发明提供的一种MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统，通过控制MEMS开关1的通断和利用MEMS开关1的延时特性，可以分别对第一电容式传感器2与第二电容式传感器3的数据进行读取，传感部分无连线和电源供电，实现无源无线多参数的传感，系统简单，易操作和实现。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统，其特征在于：包括读取部分和传感部分；所述读取部分包括第一电感(5)、信号源(6)和网络分析仪(7)，所述第一电感(5)串联所述信号源(6)，所述网络分析仪(7)并联所述第一电感(5)；所述传感部分包括MEMS开关(1)、第一电容式传感器(2)、第二电容式传感器(3)、第二电感(4)；所述第二电感(4)串联所述第一电容式传感器(2)，所述MEMS开关(1)与所述第二电容式传感器(3)构成的串联支路并联在所述第二电容式传感器(3)两端。
2.根据权利要求1所述的一种MEMS开关切换的无源无线多参数传感系统，其特征在于：所述MEMS开关(1)为延时关闭开关。
3.控制所述信号源(6)发出首次频率信号后，所述传感系统的使用步骤为：
第一步：所述信号源(6)不输出频率信号，控制所述MEMS开关(1)断开，所述传感部分的频率信号通过所述第二电感(4)和第一电感(5)的耦合作用反馈到所述读取部分，所述网络分析仪(7)对从第二电感(4)接收到的频率信号中分析得到此时所述第一电容式传感器(2)的电容值；
第二步：所述信号源(6)输出频率信号，同时控制所述MEMS开关(1)导通，所述信号源(6)输出的频率信号通过所述第一电感(5)和第二电感(4)的耦合作用发送到所述传感部分；然后关闭所述信号源(6)并撤除所述MEMS开关(1)的控制信号，在所述MEMS开关(1)导通延时内，所述传感部分的频率信号通过所述第二电感(4)和第一电感(5)的耦合作用反馈到所述读取部分，所述网络分析仪(7)对从第二电感(4)接收到的频率信号中分析得到此时第一电容式传感器(2)与第二电容式传感器(3)并联的电容值；
第三步：用第二步中所述网络分析仪(7)测出的电容值减去第一步中所述网络分析仪(7)测出的电容值，即为所述第二电容式传感器(3)的电容值；
第四步：第一步与第二步交替进行，实现对所述第一电容式传感器(2)与所述第二电容式传感器(3)的连续检测。
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