CN107817055A - 一种无源无线温度传感器 - Google Patents

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Abstract

一种无源无线温度传感器，包括能量收集模块、肖特基结测温模块、数据处理控制模块、无线收发模块。能量收集模块输出端接肖特基结测温模块输入端；肖特基结测温模块输出端接数据处理控制模块输入端；数据处理控制模块输出端接无线收发模块输入端。本发明采用能量收集模块供电，加以辅助电池，大大提高了系统的工作时间；测温元件采用肖特基二极管，具有温度灵敏度高的优点，适合高温、高压、高频的极端环境温度测量。

Description

一种无源无线温度传感器
技术领域
本发明涉及一种无源无线温度采集系统，特别涉及一种基于肖特基二极管的温度传感器，属于无线传感领域。
背景技术
温度传感器广泛应用于农业生产、微电子工艺研发与生产、航空航天等领域。然而，在恶劣环境下，例如高温、密闭、高速旋转等环境，精确的温度测量仍然是一个极具挑战的问题。有源有线温度传感技术存在电源更换、维护成本、安全隐患、测温局限、尺寸偏大、布局不方便等问题。无源无线传感技术可以应用于恶劣环境下的温度测量，它不仅可以满足一些严格的要求，而且有许多无可比拟的优势，特别是一些特殊环境下的测温。
研究表明，肖特基二极管正向电流恒定，在一定温度范围内，器件两端的正向压降与温度变化之间存在线性关系，利用此特性，肖特基二极管可用于制造温度传感器。相较于PN结二极管，肖特基二极管在一定的温度范围内具有显著的温度灵敏度，特殊材料和结构的肖特基二极管具有耐高温，高压，高频的特性，更加适合特殊环境的高精度温度测量。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所解决的问题是怎样提供一种使用于特殊环境的无源无线温度传感器。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种无源无线温度传感器。包括能量收集模块、肖特基结测温模块、数据处理控制模块、无线收发模块；能量收集模块输出端接肖特基结测温模块输入端；肖特基结测温模块输出端接数据处理控制模块输入端；数据处理控制模块输出端接无线收发模块输入端。
所述能量收集模块，用于收集环境中的热、光、无线电、振动能量，转换后产生电能用于系统供电。
所述肖特基结测温模块，包括肖特基二极管、AD转换器；肖特基二极管用于温度测量，所用半导体材料包括Si、金刚石、GaN、SiC；AD转换器将电压信号转换为数字信号传递给无线发送模块。
所述数据处理控制模块，用于数据的处理和存储。
所述无线发射模块，用于将全部数据在规定的工作频段予以实时发送。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用肖特基二极管作为测温元件，特殊材料的肖特基二极管具有耐高温、高压、高频的特点，解决了特殊环境的温度测量问题；采用能量收集电路，收集环境能量供电，解决了系统供电问题。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的具体实施例结构示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图2。
本实施例一种无源无线温度传感器包括接收天线、射频能量收集电路、保护电路、电源管理电路、调制解调电路、数据管理电路、测温电路、外部传感电路、无线发射电路、发射天线、辅助电池。接收天线的输出端接射频能量收集电路的输入端；射频能量收集电路的输出端接保护电路和功率管理电路的输入端；保护电路的输出端接调制解调电路的输入端；功率管理电路的输出端接测温电路的输入端和使能开关的一端；调制解调电路的输出端接数据管理电路的输入端；数据管理电路的输出端接功率电路的输入端；测温电路的输出端接无线发射电路；外部传感电路的输出端接数据管理电路和使能开关的使能端；无线发射电路的输入端接使能开关的一端；发射天线接无线发射电路的输出端；辅助电源接电源管理电路。
本发明中，系统采用射频能量供电，为了防止外界RF射频信号长时间微弱导致系统无法正常工作，采用辅助电源与系统连接。当RF射频信号输入功率较大时，系统采用RF射频信号供能，多余电量提供电池充电，反之则采用电池功能。
本发明中，当接收天线接受到RF射频信号时，射频能量收集电路用于将接受到的RF射频信号转换为直流信号，并具有升压作用。由于RF射频信号强度不定，为了提高效率，射频能量收集电路中采用自适应整流电路，根据RF射频信号输入功率选择整流电路级数，阻抗自动匹配电路进行阻抗匹配，使效率最大化。根据RF射频能量的强弱，电源选择器选择电池模式或被动模式。
所述外部传感器电路包括斩波放大器、多路复用器、可编程增益放大器、逐次逼近寄存器AD转换器。斩波放大器用于提升外部信号，同时抑制1/f噪声和失调电压；多路复用器用于接受多个外部传感器信号；可编程增益放大器用以调节信号提供给AD转换器合适的输入范围的信号幅度；逐次逼近寄存器AD转换器用来实现中等转换率和低功耗；整个外部传感器电路用于接受外部指令使系统进入休眠、唤醒、保持等状态。
所述保护电路采用RF限幅器，用于限制非正常的高输入功率，保护内部器件。
所述测温电路采用SiC肖特基二极管，与普通pn结二极管相比，SiC肖特基二极管具有耐高温、高压、高频的特点；在300K-400K区间内，具有显著的温度灵敏度。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制，对本发明的级数方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种无源无线温度传感器，其特征在于：包括能量收集模块、肖特基结测温元件、数据处理控制模块、无线收发模块；能量收集模块输出端接肖特基结测温模块输入端；肖特基结测温模块输出端接数据处理控制模块输入端；数据处理控制模块输出端接无线收发模块输入端。
2.根据权利要求1所述的一种无源无线温度传感器，其特征在于：
所述能量收集模块，用于收集环境中能量提供系统供电，环境能量包括热、光、无线电、振动。
3.根据权利要求1所述的一种无源无线温度传感器，其特征在于：
所述测温模块，采用肖特基二极管作为测温元件；肖特基二极管阳极金属材料包括铝、金、钼、镍和钛，半导体包括Si、GaN、金刚石、SiC。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109443576A (zh) * 2017-12-08 2019-03-08 江南大学 一种无源无线温度传感器
CN111103068A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 泰科电子(上海)有限公司 温度探测器和温度探测系统
CN111103069A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 泰科电子(上海)有限公司 温度探测器和温度探测系统
CN118433575A (zh) * 2024-07-01 2024-08-02 广东电网有限责任公司广州供电局 一种多腔体射频赋能及温度信号转换器及测温系统

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111105608B (zh) * 2019-12-30 2021-05-11 广东工业大学 用于实现设备供电通断操作的无线控制系统和无线控制方法
CN111649833A (zh) * 2020-05-15 2020-09-11 国网福建省电力有限公司三明供电公司 无源无线温度传感器
CN112271832A (zh) * 2020-09-27 2021-01-26 北京智芯微电子科技有限公司 供电装置、电力设备传感器及电力系统
CN113155306B (zh) * 2021-01-18 2023-11-10 国网吉林省电力有限公司长春供电公司 高压电力电缆接头内置式无源无线感温传感器
CN115733522B (zh) * 2022-11-18 2024-08-06 大连理工大学 一种基于能量收集的零功耗高增益远距离传感标签
CN115655515B (zh) * 2022-12-07 2023-03-14 四川赛康智能科技股份有限公司 基于能量信息一体化传输技术的高压开关柜在线测温系统
CN118326354B (zh) * 2024-04-23 2024-09-17 华南理工大学 无线自供电装置、无线测温系统及无线测温方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101122786A (zh) * 2007-08-29 2008-02-13 东南大学 无线多参数在线环境监控装置
CN204103869U (zh) * 2014-10-17 2015-01-14 李永钦 一种耗电量低的高频放大器
CN107817055A (zh) * 2017-12-08 2018-03-20 江南大学 一种无源无线温度传感器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109443576A (zh) * 2017-12-08 2019-03-08 江南大学 一种无源无线温度传感器
CN111103068A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 泰科电子(上海)有限公司 温度探测器和温度探测系统
CN111103069A (zh) * 2018-10-26 2020-05-05 泰科电子(上海)有限公司 温度探测器和温度探测系统
CN118433575A (zh) * 2024-07-01 2024-08-02 广东电网有限责任公司广州供电局 一种多腔体射频赋能及温度信号转换器及测温系统

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