CN107192472A - 一种声表面波温度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种声表面波温度传感器，包括SAW温度感应部分和SAW地址编码部分，SAW温度感应部分包括设置在基座上的两个以上SAW温度感应器件，SAW温度感应器件分别包括压电基片和设置在压电基片上的叉指换能器和反射栅条，SAW地址编码部分包括设置于基座上的两个以上的SAW地址标签，SAW地址标签采用叉指换能器和地址标签反射栅条分离设置的SAW延迟线结构，地址标签反射栅条为带有编码的反射栅条。本发明采用地址编码技术，增加单个声表面波温度传感器占用的频率带宽，提高了频谱资源利用率，相应增加了传感器的抗干扰能力，进而成倍提高了声表面波温度传感器的测温精度。

Description

一种声表面波温度传感器

技术领域

本发明涉及声表面波器件技术领域，尤其涉及一种声表面波温度传感器。

背景技术

基于声表面波技术所制作的器件因其具有尺寸小、价格低廉、工艺简单、性能优良等特点，故在无线通信系统中得到广泛的应用。声表面波传感器中利用声表面波器件作为换能或传感元件，通过传感器感知外界因素如温度、压力、气氛、化学环境、加速度等的变化，换能器将之转变为电学信号的变化，从而达到监测的目的。以声表面波器件制成的各类传感器最大的特点是无源无线，即传感器无需电池供电，声表面波传感器还有生产成本低，测量精度高，可靠性高、动态响应快、使用寿命长，能在恶劣的电磁环境和高温环境下工作的优点，因此被广泛应用于汽车、能源、航空航天等领域。

由于声表面波温度传感器测量的温度有一个范围，而温度数据又和频率对应，所以温度传感器在工作时需要占用一定的频谱带宽。频谱资源是稀缺资源，属于国家管制范畴，并不能随意使用。因此，声表面波传感器的工作频率只能设计在国家无线电委员会允许的免申请开放频段内，这种频段一般带宽很窄，能容纳的传感器数量有限，这样会造成在采集器天线覆盖的辐射范围内，无法安装多个传感器的情况，否则会造成传感器地址冲突，无法区分的情况。

如果在一个空间范围内，有多个温度传感器同时工作，这些传感器要彼此区分，只能各占有一段频谱带宽，且每个传感器占用的频段不能重叠，否则会互相串扰。这种靠分频段占用频谱带宽来识别传感器地址的方式，会占用大量的频谱资源。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明实施例的目的是提供一种带地址编码功能的声表面波温度传感器。本发明采用地址编码技术，在多个声表面波温度传感器工作于采集器天线覆盖的同一辐射范围内时，给每个声表面波温度传感器赋予一个不同的地址，从而有效解决现有技术中同一辐射范围内，有多个声表面波温度传感器同时工作时，容易造成传感器地址冲突、无法区分的情况，以及单个声表面波温度传感器占用的频率带宽窄，对应的温度传感器测温范围小，频谱资源利用率低的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的声表面波温度传感器，包括SAW温度感应部分，所述SAW温度感应部分包括设置在基座上的SAW温度感应器件，所述SAW温度感应器件分别包括压电基片和设置在压电基片上的IDT叉指换能器和反射栅条，还包括SAW地址编码部分，所述SAW地址编码部分包括设置于基座上的SAW地址标签，所述SAW地址标签采用IDT叉指换能器和地址标签反射栅条分离设置的SAW延迟线结构，所述地址标签反射栅条为带有编码的反射栅条。

进一步地，所述地址标签反射栅条采用的编码方式为信号幅度、相位、时延、脉冲位置中的一种或多种。

进一步地，所述地址标签反射栅条采用的编码方式为信号幅度；所述地址标签反射栅条上对应“0”和“1”两个编码状态，分别对应显示反射信号的“有”和“无”；当地址标签反射区域设计N条反射栅条时，则相应得到2^N个状态信息，每条状态信息对应不同地址编码。

进一步地，所述地址标签反射栅条采用的编码方式为相位；通过设计地址标签反射栅条的结构，对反射回波的相位进行控制，使其产生0°相位或180°相位的反射信号，并分别对应编码为“0”和“1”；当设计N条相位反射栅时，则相应得到2^N个状态信息，每条信息对应不同地址编码。

其中，地址容量也可以根据地址标签反射栅条的数量来设计。

进一步地，所述地址标签反射栅条采用的编码方式为时延或脉冲位置；在所述压电基片上等距离标注若干槽位，每个槽位代表地址标签反射栅条可能放置的位置，并将所述槽位分为两组，且两组槽位间设置绝缘带，所述绝缘带代表无数据区，在每组槽位上放置一个地址标签反射栅条，由于所述地址标签反射栅条放置的位置不同，在时域内回波位置不同，每个回波都有相应的时延，以此对应不同的地址信息。

进一步地，还包括传感器天线，所述SAW温度感应部分和SAW地址编码部分共用所述传感器天线，且SAW温度感应部分和SAW地址编码部分的工作频段不重叠，均属于所述传感器天线的频段范围。

进一步地，所述SAW温度感应器件采用IDT叉指换能器和反射栅条混合设置的谐振器结构。

本发明提供的声表面波温度传感器，将SAW温度感应部分与SAW地址编码部分结合在一起，共用天线，SAW地址编码部分的反射栅信号能和SAW温度感应部分谐振器的频率进行叠加，叠加后的频谱信号带有地址编码信息，从而实现声表面波温度传感器带有地址编码的目的。本发明采用地址编码技术，增加单个声表面波温度传感器占用的频率带宽，相应增加声表面波温度传感器测温范围。同时，满足了在采集器天线覆盖的同一辐射范围内，可以同时支持多个声表面波温度传感器工作，进而减少了声表面波温度传感器频谱资源占用，提高了频谱资源利用率。另外，由于单个声表面波温度传感器占用的频率带宽增加，相应增加了传感器的抗干扰能力，进而成倍提高了声表面波温度传感器的测温精度。同时，因为传感器增加地址编码，所以解决了在同一测量空间内，不能同时监测多个温度点的问题，极大的提高了产品应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的声表面波温度传感器结构连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1所示，作为实施例，本发明的声表面波温度传感器，包括SAW温度感应部分，上述SAW温度感应部分包括设置在基座上的SAW温度感应器件，SAW温度感应器件分别包括压电基片和设置在压电基片上的IDT叉指换能器和反射栅条，还包括SAW地址编码部分，上述SAW地址编码部分包括设置于基座上的SAW地址标签，SAW地址标签采用IDT叉指换能器和地址标签反射栅条分离设置的SAW延迟线结构，上述地址标签反射栅条为带有编码的反射栅条。

SAW温度采集系统的工作方式属于无线通信模式，是利用采集器接收到的传感器信号来确定传感器的温度及地址信息。其工作过程是：采集器发出射频查询脉冲，只要SAW传感器进入查询范围内，传感器天线就会接收到这个信号，这时与天线相连的IDT叉指换能器会被接收的信号驱动，IDT叉指换能器会将接收到的电磁波通过逆压电效应转换为在压电基片表面传播的声表面波，这个声表面波在基片上传播的过程中会与预先在基片上放置的具有一定编码信息的反射栅组相遇，这时会在反射栅上发生反射和透射现象，所有反射栅反射回来的反射波链会再次传播到IDT叉指换能器上，这时的反射波链会携带按时间变化的反射栅组的编码信息，再通过IDT叉指换能器的压电效应把反射信号转化成带有编码信息的电磁波信号，继而由天线传播至采集器接收，通过对接到的信号进行解码，采集器就可以得到SAW传感器的完整信息了。

本发明上述地址标签反射栅条优选采用的编码方式为信号幅度、相位、时延、脉冲位置中的一种或多种。

其中，上述地址标签反射栅条采用的编码方式为信号幅度；上述地址标签反射栅条上对应“0”和“1”两个编码状态，分别对应显示反射信号的“有”和“无”；当地址标签反射区域设计N条反射栅条时，则相应得到2^N个状态信息，每条状态信息对应不同地址编码。

上述地址标签反射栅条采用的编码方式为相位；通过设计地址标签反射栅条的结构，对反射回波的相位进行控制，使其产生0°相位或180°相位的反射信号，并分别对应编码为“0”和“1”；当设计N条相位反射栅时，则相应得到2^N个状态信息，每条信息对应不同地址编码。

其中，地址容量也可以根据地址标签反射栅条的数量来设计。

上述地址标签反射栅条采用的编码方式为时延或脉冲位置；在上述压电基片上等距离标注若干槽位，每个槽位代表地址标签反射栅条可能放置的位置，并将上述槽位分为两组，且两组槽位间设置绝缘带，绝缘带代表无数据区，在每组槽位上放置一个地址标签反射栅条，由于上述地址标签反射栅条放置的位置不同，在时域内回波位置不同，每个回波都有相应的时延，以此对应不同的地址信息。

本发明的声表面波温度传感器通过传感器天线接收和传输信号，上述SAW温度感应部分和SAW地址编码部分共用上述传感器天线，且SAW温度感应部分和SAW地址编码部分的工作频段不重叠，均属于上述传感器天线的频段范围。本发明优选的上述SAW温度感应器件采用IDT叉指换能器和反射栅条混合设置的谐振器结构。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种声表面波温度传感器，包括SAW温度感应部分，所述SAW温度感应部分包括设置在基座上的SAW温度感应器件，所述SAW温度感应器件分别包括压电基片和设置在压电基片上的IDT叉指换能器和反射栅条，其特征在于：还包括SAW地址编码部分，所述SAW地址编码部分包括设置于基座上的SAW地址标签，所述SAW地址标签采用IDT叉指换能器和地址标签反射栅条分离设置的SAW延迟线结构，所述地址标签反射栅条为带有编码的反射栅条。

2.根据权利要求1所述的一种声表面波温度传感器，其特征在于：所述地址标签反射栅条采用的编码方式为信号幅度、相位、时延、脉冲位置中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种声表面波温度传感器，其特征在于：所述地址标签反射栅条采用的编码方式为信号幅度；所述地址标签反射栅条上对应“0”和“1”两个编码状态，分别对应显示反射信号的“有”和“无”；当地址标签反射区域设计N条反射栅条时，则相应得到2^N个状态信息，每条状态信息对应不同地址编码。

4.根据权利要求2所述的一种声表面波温度传感器，其特征在于：所述地址标签反射栅条采用的编码方式为相位；通过设计地址标签反射栅条的结构，对反射回波的相位进行控制，使其产生0°相位或180°相位的反射信号，并分别对应编码为“0”和“1”；当设计N条相位反射栅时，则相应得到2^N个状态信息，每条信息对应不同地址编码。

5.根据权利要求2所述的一种声表面波温度传感器，其特征在于：所述地址标签反射栅条采用的编码方式为时延或脉冲位置；在所述压电基片上等距离标注若干槽位，每个槽位代表地址标签反射栅条可能放置的位置，并将所述槽位分为两组，且两组槽位间设置绝缘带，所述绝缘带代表无数据区，在每组槽位上放置一个地址标签反射栅条，由于所述地址标签反射栅条放置的位置不同，在时域内回波位置不同，每个回波都有相应的时延，以此对应不同的地址信息。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种声表面波温度传感器，其特征在于：还包括传感器天线，所述SAW温度感应部分和SAW地址编码部分共用所述传感器天线，且SAW温度感应部分和SAW地址编码部分的工作频段不重叠，均属于所述传感器天线的频段范围。

7.根据权利要求6所述的一种声表面波温度传感器，其特征在于：所述SAW温度感应器件采用IDT叉指换能器和反射栅条混合设置的谐振器结构。