CN108020344A - 时分、时分与频分、时分与码分、时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了四种声表面波标签测温系统及相应的测温方法，通过时分、时分与频分、时分与码分、时分与码分与频分结合的方法实现多节点的防碰撞测温。测温系统由声表面波标签节点、阅读器和服务器构成。时分方法根据标签的反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为多个声表面波标签节点，时分与频分方法根据谐振频率的不同对时分标签进行分类，时分与码分方法根据相位调制叉指换能器的不同相位编码对时分标签进行分组，时分与码分与频分结合的方法对时分标签先分类再分组。针对不同方法的测温系统，阅读器发射不同的激励信号。本发明在满足ISM及国家标准允许带宽的同时，增加了节点数量，且具有校验功能、抗干扰能力强，实时性也相对更好。

Description

时分、时分与频分、时分与码分、时分与码分与频分结合的声 表面波标签测温系统及方法

技术领域：

本发明涉及时分、时分与频分、时分与码分、时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统及方法，属于无线传感与射频识别领域。

背景技术：

声表面波器件可用作传感器，从结构上可分为谐振器型和延迟线型两种，分别如图1和图2所示。谐振器型声表面波器件由压电基底、叉指换能器、反射栅构成，叉指换能器两端的反射栅呈密集型阵列布置，以形成声学谐振腔。延迟线型声表面波器件由压电基底、输入叉指换能器、输出叉指换能器构成。声表面波器件用作温度传感时，根据温度引起声表面波传播速度和压电材料参数变化，并进一步导致谐振器型声表面波器件的谐振频率变化或延迟线型声表面波器件的时延、相位变化来实现测温功能。

在阅读器和天线的配合下，声表面波传感器在无线传感的同时也不需要电源。声表面波传感器最引人注目的便是其无线功能和无源本质，因此获得了以智能电网为典型代表的工业应用领域的广泛关注。

现有智能电网的温度检测主要包括高压开关柜和高压传输线的节点温度检测，需在线实时测量多个节点的温度，并根据测量结果实现相应的告警功能。目前，无源无线声表面波测温技术用于智能电网时，通常采用谐振器型声表面波传感器，选择433.92MHz频段，通过频分多址的方法实现对多个节点的防碰撞测温，即各个声表面波温度传感器节点采用谐振频率及带宽各不相同的谐振器型声表面波器件，阅读器依次发射载波频率与各个传感器节点谐振频率一致的脉冲激励信号，从而轮询对每个节点测温。

上述采用频分多址方法的谐振器型声表面波测温系统存在着以下问题：

(1)按照ISM频带标准，433.92MHz频带的允许带宽只有1.74MHz，但针对谐振器型声表面波传感器，通常仅一个传感器节点的带宽便有2MHz左右，若希望提高测温精度或增大测温范围，占用的带宽将更大，因此多个传感器节点需要的总带宽远远超过了标准允许的带宽要求。目前在智能电网领域，为了对更多节点实时测温以起到更充分的预警作用，或针对具体应用时的实际要求，需要防碰撞测温的节点数量越来越多，因此需要声表面波测温系统及测温方法在满足ISM及国家标准允许带宽要求的同时，还能够大幅度增加测温节点的数量。

(2)无论是高压开关柜还是高压传输线的节点温度检测，都面临着实际应用时的电磁干扰问题，需要提高系统的抗干扰能力。

(3)对于谐振器型声表面波传感器，从回波信号中仅能提取谐振频率单个特征量，不存在其它任何校验码，从而不能保证测温结果的可靠性。

(4)无源无线检测系统在强电磁干扰时有可能发生故障，导致检测结果异常。根据具体的异常情况及其程度，可能需要及时检修系统。但是，当前的谐振器型声表面波测温系统无法根据检测结果判断系统异常并对系统进行检修。

(5)采用频分多址方法对每个谐振器型声表面波传感器节点轮询测温时，若节点数量增多，则轮询时间变长，从而影响测温的实时性。

(6)谐振器型声表面波传感器的测温精度取决于传感器谐振频率的估计精度。若采用扫频测强度的谐振频率估计方法，需要通过步进频率的细分来提高估计精度；若采用傅里叶变换测频谱的方法，需要通过频域插值来提高估计精度。上述两种提高测温精度的方法都需要牺牲时间即进一步影响测温的实时性为代价。

发明内容：

本发明提供时分、时分与频分、时分与码分、时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统及方法，从而解决目前谐振器型声表面波测温技术用于智能电网时存在的相关问题。

本发明采用如下技术方案：一种时分的声表面波标签测温系统，所述测温系统由单端延迟线型声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器构成，通过时分多址的方法实现多节点的防碰撞测温；所述声表面波标签节点具有相同的谐振频率，根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签；所述声表面波标签节点属于ISM或国家标准允许的800/900MHz频段，单个标签的带宽均为5MHz；所述声表面波标签节点的每一个标签有且仅有三个反射栅，其中，与叉指换能器距离最近的为起始反射栅，距离最远的为截止反射栅，位于起始反射栅和截止反射栅中间的反射栅为确定该标签编码的编码反射栅；所述声表面波标签节点的每一个标签都有一个已知的确定的编码，该编码具有校验功能，即根据系统对标签解码的正确性来判断系统对该标签节点测温结果的可靠性；所述阅读器由发射模块、收发隔离模块、天线模块、接收模块、信号处理模块构成；与声表面波标签节点相对应，所述阅读器发射相应载波频率的脉冲激励信号，以同时测量多个时分多址的声表面波标签节点温度；所述阅读器的发射模块由直接数字式频率合成器模块、高频本振源模块、混频器模块、带通滤波器模块、射频功率放大器模块构成；所述阅读器的信号处理模块通过回波窄脉冲的时延、相位及其变化来解算标签编码并测得相应节点的温度；所述服务器具有待测节点温度值超过正常范围时的告警功能，还能够启动检修命令，即当待测节点的标签解码不正确时表明情况异常，系统的测温结果不可靠，需要对系统进行及时检修。

本发明还采用如下技术方案：一种时分与频分结合的声表面波标签测温系统，测温系统由单端延迟线型声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器构成，通过时分多址结合频分多址的方法实现多节点的防碰撞测温；所述声表面波标签节点根据标签的不同谐振频率分为第A类、第B类、…、第N类，每一类再根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签；所述声表面波标签节点属于ISM或国家标准允许的800/900MHz频段，单个标签的带宽均为5MHz；所述声表面波标签节点的每一个标签有且仅有三个反射栅，其中，与叉指换能器距离最近的为起始反射栅，距离最远的为截止反射栅，位于起始反射栅和截止反射栅中间的反射栅为确定该标签编码的编码反射栅；所述声表面波标签节点的每一个标签都有一个已知的确定的编码，该编码具有校验功能，即根据系统对标签解码的正确性来判断系统对该标签节点测温结果的可靠性；所述阅读器由发射模块、收发隔离模块、天线模块、接收模块、信号处理模块构成；与声表面波标签节点相对应，所述阅读器依次发射不同载波频率的脉冲激励信号，以同时测量同一类的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同类的声表面波标签节点测温；所述阅读器的发射模块由直接数字式频率合成器模块、高频本振源模块、混频器模块、带通滤波器模块、射频功率放大器模块构成；所述阅读器的信号处理模块通过回波窄脉冲的时延、相位及其变化来解算标签编码并测得相应节点的温度；所述服务器具有待测节点温度值超过正常范围时的告警功能，还能够启动检修命令，即当待测节点的标签解码不正确时表明情况异常，系统的测温结果不可靠，需要对系统进行及时检修。

本发明还采用如下技术方案：一种时分与码分结合的声表面波标签测温系统，测温系统由单端延迟线型声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器构成，通过时分多址结合码分多址的方法实现多节点的防碰撞测温；所述声表面波标签节点具有相同的谐振频率，根据相位编码叉指换能器的不同编码分为第a组、第b组、…、第n组，每一组再根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签；所述声表面波标签节点属于ISM或国家标准允许的800/900MHz频段，单个标签的带宽均为5MHz；所述声表面波标签节点的每一个标签有且仅有三个反射栅，其中，与叉指换能器距离最近的为起始反射栅，距离最远的为截止反射栅，位于起始反射栅和截止反射栅中间的反射栅为确定该标签编码的编码反射栅；所述声表面波标签节点的每一个标签都有一个已知的确定的编码，该编码具有校验功能，即根据系统对标签解码的正确性来判断系统对该标签节点测温结果的可靠性；所述阅读器由发射模块、收发隔离模块、天线模块、接收模块、信号处理模块构成；与声表面波标签节点相对应，所述阅读器依次发射不同相位编码的激励信号，以同时测量同一组的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同组的声表面波标签节点测温；所述阅读器的发射模块由直接数字式频率合成器模块、高频本振源模块、混频器模块、带通滤波器模块、射频功率放大器模块构成；所述阅读器的信号处理模块通过数字匹配滤波方法，将经过相位编码叉指换能器两次调制的相位编码回波宽脉冲转换为回波窄脉冲，通过回波窄脉冲的时延、相位及其变化来解算标签编码并测得相应节点的温度；所述服务器具有待测节点温度值超过正常范围时的告警功能，还能够启动检修命令，即当待测节点的标签解码不正确时表明情况异常，系统的测温结果不可靠，需要对系统进行及时检修。

本发明还采用如下技术方案：一种时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统，测温系统由单端延迟线型声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器构成，通过时分多址、码分多址与频分多址结合的方法实现多节点的防碰撞测温；所述声表面波标签节点根据标签的不同谐振频率分为第A类、第B类、…、第N类，每一类再根据相位编码叉指换能器的不同编码分为第a组、第b组、…、第n组，每一组又根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签；所述声表面波标签节点属于ISM或国家标准允许的800/900MHz频段，单个标签的带宽均为5MHz；所述声表面波标签节点的每一个标签有且仅有三个反射栅，其中，与叉指换能器距离最近的为起始反射栅，距离最远的为截止反射栅，位于起始反射栅和截止反射栅中间的反射栅为确定该标签编码的编码反射栅；所述声表面波标签节点的每一个标签都有一个已知的确定的编码，该编码具有校验功能，即根据系统对标签解码的正确性来判断系统对该标签节点测温结果的可靠性；所述阅读器由发射模块、收发隔离模块、天线模块、接收模块、信号处理模块构成；与声表面波标签节点相对应，所述阅读器依次发射不同载波频率下的不同相位编码激励信号，以同时测量同一组的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同组、不同类的声表面波标签节点测温；所述阅读器的发射模块由直接数字式频率合成器模块、高频本振源模块、混频器模块、带通滤波器模块、射频功率放大器模块构成；所述阅读器的信号处理模块通过数字匹配滤波方法，将经过相位编码叉指换能器两次调制的相位编码回波宽脉冲转换为回波窄脉冲，通过回波窄脉冲的时延、相位及其变化来解算标签编码并测得相应节点的温度；所述服务器具有待测节点温度值超过正常范围时的告警功能，还能够启动检修命令，即当待测节点的标签解码不正确时表明情况异常，系统的测温结果不可靠，需要对系统进行及时检修。

本发明还采用如下技术方案：一种时分的声表面波标签测温系统的测温方法，包括如下步骤：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个脉冲激励信号，其载波频率与声表面波标签的谐振频率一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，通过叉指换能器产生能量较大的窄脉冲声表面波；

步骤C，第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个回波窄脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个回波窄脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，总共x个标签对应的3*x个回波窄脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收声表面波标签的3*x个回波窄脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块；

步骤F，针对第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

本发明还采用如下技术方案：一种时分与频分结合的声表面波标签测温系统的测温方法，包括如下步骤：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个脉冲激励信号，其载波频率与第A类声表面波标签的谐振频率一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，除第A类声表面波标签外，其它类声表面波标签因为激励信号的载波频率不在标签谐振的带宽范围以内而无法响应激励信号，第A类声表面波标签通过叉指换能器产生能量较大的窄脉冲声表面波；

步骤C，第A类第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个回波窄脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第A类的第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个回波窄脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，第A类总共x个标签对应的3*x个回波窄脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收第A类声表面波标签的3*x个回波窄脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块；

步骤F，针对第A类的第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出第A类所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得第A类所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的第A类所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，通过上述步骤完成对第A类所有声表面波标签节点的解码和温度测量之后，针对第B类、…、第N类声表面波标签节点，与步骤A、B、C、D、E、F、G、H相同，从而完成对全部声表面波标签节点的解码和温度测量，然后再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

本发明还采用如下技术方案：一种时分与码分结合的声表面波标签测温系统的测温方法，包括如下步骤：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个相位调制激励信号，其载波频率与声表面波标签的谐振频率一致，其相位调制编码与第a组声表面波标签的相位调制叉指换能器编码一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，除第a组能通过相位编码与激励信号一致的叉指换能器产生能量较大的自相关窄脉冲声表面波之外，其它组产生的声表面波都为能量分散的互相关杂波，可忽略不计；

步骤C，第a组第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个相位编码的回波宽脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第a组的第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个相位编码的回波宽脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，第a组总共x个标签对应的3*x个回波宽脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收第a组声表面波标签的3*x个相位编码的回波宽脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块，采用数字匹配滤波方法，将回波宽脉冲转换为3*x个回波窄脉冲；

步骤F，针对第a组的第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出第a组所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得第a组所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的第a组所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，通过上述步骤完成对第a组所有声表面波标签节点的解码和温度测量之后，针对第b组、…、第n组声表面波标签节点，与步骤A、B、C、D、E、F、G、H相同，从而完成对全部声表面波标签节点的解码和温度测量，然后再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

本发明还采用如下技术方案：一种时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统的测温方法，包括如下步骤：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个相位调制激励信号，其载波频率与第A类声表面波标签的谐振频率一致，其相位调制编码与第a组声表面波标签的相位调制叉指换能器编码一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，除第A类声表面波标签外，其它类声表面波标签因为激励信号的载波频率不在标签谐振的带宽范围以内而无法响应激励信号，第A类声表面波标签中除第a组能通过相位编码与激励信号一致的叉指换能器产生能量较大的自相关窄脉冲声表面波之外，其它组产生的声表面波都为能量分散的互相关杂波，可忽略不计；

步骤C，第A类第a组第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个相位编码的回波宽脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第A类第a组的第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个相位编码的回波宽脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，第A类第a组总共x个标签对应的3*x个回波宽脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收第A类第a组声表面波标签的3*x个相位编码的回波宽脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块，采用数字匹配滤波方法，将回波宽脉冲转换为3*x个回波窄脉冲；

步骤F，针对第A类第a组的第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出第A类第a组所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得第A类第a组所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的第A类第a组所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，通过上述步骤完成对第A类第a组声表面波标签节点的解码和温度测量之后，阅读器的发射模块再发射一个载波频率仍然与第A类声表面波标签的谐振频率一致，但相位调制编码与第b组声表面波标签的相位调制叉指换能器编码一致的激励信号，重复步骤B、C、D、E、F、G、H，完成对第A类第b组声表面波标签节点的解码和温度测量，并采用相同的方法完成对第A类的第c组、第d组、…、第n组声表面波标签节点的解码和温度测量；

步骤J，通过上述步骤完成对第A类所有组声表面波标签节点的解码和温度测量之后，针对第B类、…、第N类声表面波标签节点，与步骤A、B、C、D、E、F、G、H、I相同，从而完成对全部声表面波标签节点的解码和温度测量，然后再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

本发明具有如下有益效果：

(1)与现有声表面波测温系统采用谐振频率及带宽各不相同的谐振器型声表面波传感器节点相比，四种声表面波标签测温系统不仅满足ISM及国家标准的允许带宽要求，而且还能够增加测温节点的数量，从而拓展应用场合。

(2)对于时分与码分、时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统，采用数字匹配滤波方法对接收到的标签回波进行信号处理，可在一定程度上消除实际应用时的电磁干扰，增强测温系统的抗干扰能力。

(3)采用声表面波标签可使测温系统具有校验功能，即每一个标签都有一个已知的确定的编码，该编码可作为校验码，从而根据系统对标签解码的正确性来判断系统对该标签节点测温结果的可靠性。

(4)声表面波标签测温系统不仅具有待测节点温度值超过正常范围时的告警功能，还能够启动检修命令，即当待测节点的标签解码不正确时表明情况异常，系统的测温结果不可靠，可能需要对系统进行及时检修，从而通过检修以保证系统自身的可靠性。

(5)声表面波标签测温系统能同时测量多个时分多址的声表面波标签节点温度，且标签解码和测温算法比谐振器型声表面波传感器的频率估计算法快得多，因此在总节点数相同的前提下，比现有频分多址谐振器型声表面波测温系统的实时性更好。

附图说明：

图1为谐振器型声表面波器件。

图2为延迟线型声表面波器件。

图3为单端延迟线型声表面波器件(通常称为“声表面波标签”)。

图4为声表面波射频识别系统的工作原理。

图5为脉冲时延结合相位编码的声表面波标签编码方案。

图6为时分的声表面波标签节点结构。

图7为时分的声表面波标签节点的回波响应。

图8为时分与频分结合的声表面波标签节点结构。

图9为具有相位编码的相位调制叉指换能器。

图10为具有相位编码的相位调制激励信号。

图11为能量较大的自相关窄脉冲。

图12为能量分散的互相关杂峰。

图13为时分与码分结合的声表面波标签节点结构。

图14为时分与码分与频分结合的声表面波标签节点结构。

图15为时分的声表面波标签测温系统。

图16为时分与频分结合的声表面波标签测温系统。

图17为时分与码分结合的声表面波标签测温系统。

图18为时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统。

图19为具有校验码的单个声表面波标签节点结构。

图20为时分的声表面波标签测温系统的阅读器。

图21为时分与频分结合的声表面波标签测温系统的阅读器。

图22为时分与码分结合的声表面波标签测温系统的阅读器。

图23为时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统的阅读器。

图24为阅读器的发射模块结构。

图25为数字匹配滤波。

图26为服务器告警功能和启动检修命令。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

延迟线型声表面波器件除了如图2所示的包括输入叉指换能器、输出叉指换能器的双端结构之外，还存在着只有一个叉指换能器的单端结构。单端延迟线型声表面波器件如图3所示。与谐振器型声表面波器件类似，单端延迟线型声表面波器件同样由叉指换能器和反射栅构成。但与谐振器型器件在叉指换能器两端设置密集型反射栅阵列以构成声学谐振腔不同，单端延迟线型器件的反射栅数量较少且在压电基底上呈稀疏布置，通常通过反射栅数量与位置的不同排列组合来实现射频识别系统的标签编码功能。鉴于在上述射频识别领域用作标签，单端延迟线型声表面波器件通常被称为声表面波标签。

声表面波射频识别系统的工作原理如图4所示：阅读器发射的脉冲激励信号经标签天线接收进入叉指换能器，通过逆压电效应转换为声表面波；声表面波在沿压电基底传播的过程中遇到反射栅产生部分反射和部分透射，其反射信号再由叉指换能器经正压电效应转换为回波脉冲串；阅读器通过回波脉冲串时间延迟与反射栅位置之间的关系来获得标签编码信息。

声表面波标签有多种编码方案。脉冲时延结合相位编码是一种大容量的声表面波标签编码方案，如图5所示。图5所示的声表面波标签，除与叉指换能器距离最近的起始反射栅和距离最远的截止反射栅作为参考反射栅之外，其它反射栅为确定该标签编码的编码反射栅。编码反射栅分别位于不同的数据区，每个数据区分为多个时隙，解码时可通过不同时隙的反射栅对应的回波时延来分辨；每个时隙又细分为多个相隙，解码时无法通过回波时延分辨，必须要通过不同相隙的反射栅对应的回波相位才能分辨。

已通过理论和实验证明，在用于射频识别的同时，声表面波标签还可通过反射栅对应的回波时延、相位随温度的变化来实现测温功能，且只需三个反射栅即可测温。对于如图6所示的时分的声表面波标签节点结构，每个标签上有且仅有三个反射栅，并且不同标签上的反射栅与叉指换能器之间的距离各不相同，声表面波标签节点根据反射栅的不同位置分为第1个、第2个、…、第x个标签，则多个声表面波标签节点被阅读器的同一脉冲信号激励时，回波响应如图7所示。由于不同标签的反射栅回波脉冲占据不同的时延区间，从而可通过上述时分多址的方法可实现对多个声表面波标签节点的同时测温。

与谐振器型声表面波传感器的轮询测温方式相比，上述针对多个声表面波标签节点的时分多址方法的实时性要好得多，但标签节点的数量受器件的基底长度和封装尺寸所限制。与此同时，延迟线型声表面波标签的带宽通常为5MHz左右，比谐振器型宽，因此并不适于433.92MHz频带。

品质因素(Q值)是谐振器型声表面波器件的关键指标，Q值通常随器件谐振频率的增大而减小，这也正是谐振器型声表面波传感器采用433.92MHz频带，而不选择更高频率如800/900MHz频带的原因。与之相比，延迟线型声表面波标签的Q值并不重要，只须压电基底的机电耦合系数足够大即可，因此时分的声表面波标签节点采用800/900MHz频带。在800/900MHz频带，ISM标准与我国的国家标准并不相同。ISM标准为902-928MHz，我国标准则分为840-845MHz、920-925MHz两个独立的频段。但无论是ISM还是中国标准，800/900MHz频带的允许带宽都比433.92MHz频带的带宽大得多，并且大于或等于单个标签需要的带宽5MHz，这为声表面波标签的测温应用提供了频带基础。

采用800/900MHz频带的声表面波标签在上述时分多址防碰撞测温的基础上，若再结合频分多址，无疑将增加防碰撞测温的节点数量，从而拓展声表面波标签测温的应用场合。时分与频分结合的声表面波标签节点结构如图8所示，声表面波标签节点根据标签的不同谐振频率分为第A类、第B类、…、第N类，每一类再根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签。当阅读器依次发射不同载波频率的脉冲激励信号时，可同时测量同一类的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同类的声表面波标签节点测温。在800/900MHz频带，以相同谐振频率的声表面波标签节点所占带宽为5MHz，采用时分多址的防碰撞节点数量为x个为例，如果按照中国标准，时分与频分结合的防碰撞节点总数量可增加到2*x个；如果按照ISM标准，防碰撞节点总数量可增加到5*x个。与时分的声表面波标签节点数量相比，时分与频分结合的方法增加了节点数量，但是增加的程度受ISM和国家标准允许带宽的限制。

除时分多址、频分多址的防碰撞方法外，还存在着码分多址的方法。通常情况下，声表面波标签的叉指换能器本身是不存在编码的，若利用防碰撞二相编码对普通叉指换能器的叉指电极进行相位调制，则叉指换能器变为如图9所示的具有相位编码的相位调制叉指换能器。该相位编码换能器仅在与之对应的如图10所示的相位编码激励信号作用下，产生如图11所示的能量较大的自相关窄脉冲，其它不同相位编码的激励信号则产生如图12所示的能量分散的互相关杂峰，此时声表面波标签将对阅读器的相位编码激励信号产生选择性响应，即具有码分多址功能。如果在前述的时分基础上结合码分，在增加防碰撞声表面波标签节点的同时，避免了频分时ISM和国家标准允许带宽的限制。时分与码分结合的声表面波标签节点结构如图13所示，声表面波标签节点根据相位编码叉指换能器的不同编码分为第a组、第b组、…、第n组，每一组再根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签。当阅读器依次发射不同相位编码的激励信号时，可同时测量同一组的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同组的声表面波标签节点测温。采用时分与码分结合的方法虽然避免了频分时ISM和国家标准允许带宽的限制，但防碰撞二相编码的极大自相关特性和极小互相关特性会随着编码数量的增多而下降，因此声表面波标签节点数量的增加仍然受限。

近年来，在智能电网领域，为了对更多节点实时测温以起到更充分的预警作用，或针对具体应用时的实际要求，需要防碰撞测温的节点数量越来越多。以高压开关柜为例，经常存在着多个具有电气连接的开关柜同时测温，相邻开关柜之间存在着相互干扰，因此需要对所有开关柜所有节点进行防碰撞测温的问题。在这种情况下，受器件封装尺寸、频带允许带宽以及防碰撞二相编码数量的限制，即便采用上述时分、时分与频分结合、时分与码分结合的方法，声表面波标签的防碰撞节点数量仍然不能满足要求。如果将时分、码分、频分三种防碰撞方法结合起来，将显著增加防碰撞测温时的声表面波标签节点数量。时分与码分与频分结合的声表面波标签节点结构如图14所示，声表面波标签节点根据标签的不同谐振频率分为第A类、第B类、…、第N类，每一类再根据相位编码叉指换能器的不同编码分为第a组、第b组、…、第n组，每一组又根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签。当阅读器依次发射不同载波频率下的不同相位编码激励信号时，可同时测量同一组的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同组、不同类的声表面波标签节点测温。

对于上述四种(时分、时分与频分结合、时分与码分结合、时分与码分与频分结合)声表面波标签节点结构，相应的阅读器可采用类似方案，本振源可利用直接数字式频率合成器DDS实现，其既可产生单载频信号，亦可实现快速变相和变频来达到目标。特别的，针对时分与码分结合、时分与码分与频分结合的声表面波标签节点结构，阅读器发射的相位编码激励信号将被该叉指换能器两次调制，从而阅读器接收到的是相位编码回波宽脉冲信号。如何处理该回波宽脉冲信号以实现测温功能，是需要解决的另一个重要问题。可采用数字匹配滤波方法，不仅将回波宽脉冲转换为窄脉冲以通过窄脉冲的时延、相位变化来测温，而且还可以增强测温系统的抗干扰能力。

结合上述发明思路和附图，本发明时分的声表面波标签测温系统如图15所示，采用如图6所示的声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器，通过时分多址的方法实现多节点的防碰撞测温；本发明时分与频分结合的声表面波标签测温系统如图16所示，采用如图8所示的声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器，通过时分多址结合频分多址的方法实现多节点的防碰撞测温；本发明时分与码分结合的声表面波标签测温系统如图17所示，采用如图13所示的声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器，通过时分多址结合码分多址的方法实现多节点的防碰撞测温；本发明时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统如图18所示，采用如图14所示的声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器，通过时分多址、码分多址与频分多址结合的方法实现多节点的防碰撞测温。

声表面波标签节点属于800/900MHz频段，单个标签的带宽均为5MHz左右。请参照图19所示，声表面波标签节点的每一个标签有且仅有三个反射栅，其反射栅的位置根据系统的测温精度和测温范围进行了精确的设计和制作；其中，与叉指换能器距离最近的为起始反射栅，距离最远的为截止反射栅，中间的反射栅为确定该标签编码的编码反射栅，采用脉冲时延结合相位的编码方案。声表面波标签节点的每一个标签都有一个已知的确定的编码，该编码具有校验功能，即根据系统对标签解码的正确性来判断系统对该标签节点测温结果的可靠性。

阅读器包括发射模块、收发隔离模块、天线模块、接收模块、信号处理模块。时分的声表面波标签测温系统的阅读器如图20所示，阅读器发射脉冲激励信号，实现对多个时分多址的声表面波标签节点的同时测温；时分与频分结合的声表面波标签测温系统的阅读器如图21所示，阅读器依次发射不同载波频率的脉冲激励信号，以同时测量同一类的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同类的声表面波标签节点测温；时分与码分结合的声表面波标签测温系统的阅读器如图22所示，阅读器依次发射不同相位编码的激励信号，以同时测量同一组的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同组的声表面波标签节点测温；时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统的阅读器如图23所示，阅读器依次发射不同载波频率下的不同相位编码激励信号，以同时测量同一组的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同组、不同类的声表面波标签节点测温。

请参照图24所示，阅读器的发射模块由DDS(直接数字式频率合成器)模块、高频本振源模块、混频器模块、带通滤波器模块、射频功率放大器模块构成；其中，DDS模块的输出端连接混频器模块的第一输入端，高频本振源模块的输出端连接混频器模块的第二输入端，混频器模块的输出端连接带通滤波器模块的输入端，带通滤波器模块的输出端连接射频功率放大器模块的输入端。

请参照图25所示，针对时分与码分结合、时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统，阅读器的信号处理模块通过数字匹配滤波器，将经过相位编码叉指换能器两次调制的相位编码回波宽脉冲转换为回波窄脉冲；采用数字匹配滤波方法，可在一定程度上消除实际应用时的电磁干扰，增强测温系统的抗干扰能力。

回波窄脉冲的时延、相位与反射栅位置以及环境温度有着明确的对应关系，从而根据回波窄脉冲的时延、相位及其变化来解算标签编码并测得相应节点的温度；上述解码和测温算法具有较快的速度，由此可以提高测温的实时性。

请参照图26所示，服务器不仅具有待测节点温度值超过正常范围时的告警功能，还能够启动检修命令，即当待测节点的标签解码不正确时表明情况异常，系统的测温结果不可靠，可能需要对系统进行及时检修。

请参照图15所示，本发明采用时分的声表面波标签测温系统的测温方法，工作步骤如下：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个脉冲激励信号，其载波频率与声表面波标签的谐振频率一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，通过叉指换能器产生能量较大的窄脉冲声表面波；

步骤C，第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个回波窄脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个回波窄脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，总共x个标签对应的3*x个回波窄脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收声表面波标签的3*x个回波窄脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块；

步骤F，针对第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

请参照图16所示，本发明采用时分与频分结合的声表面波标签测温系统的测温方法，工作步骤如下：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个脉冲激励信号，其载波频率与第A类声表面波标签的谐振频率一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，除第A类声表面波标签外，其它类声表面波标签因为激励信号的载波频率不在标签谐振的带宽范围以内而无法响应激励信号，第A类声表面波标签通过叉指换能器产生能量较大的窄脉冲声表面波；

步骤C，第A类第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个回波窄脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第A类的第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个回波窄脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，第A类总共x个标签对应的3*x个回波窄脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收第A类声表面波标签的3*x个回波窄脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块；

步骤F，针对第A类的第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出第A类所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得第A类所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的第A类所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，通过上述步骤完成对第A类所有声表面波标签节点的解码和温度测量之后，针对第B类、…、第N类声表面波标签节点，与步骤A、B、C、D、E、F、G、H相同，从而完成对全部声表面波标签节点的解码和温度测量，然后再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

请参照图17所示，本发明采用时分与码分结合的声表面波标签测温系统的测温方法，工作步骤如下：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个相位调制激励信号，其载波频率与声表面波标签的谐振频率一致，其相位调制编码与第a组声表面波标签的相位调制叉指换能器编码一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，除第a组能通过相位编码与激励信号一致的叉指换能器产生能量较大的自相关窄脉冲声表面波之外，其它组产生的声表面波都为能量分散的互相关杂波，可忽略不计；

步骤C，第a组第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个相位编码的回波宽脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第a组的第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个相位编码的回波宽脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，第a组总共x个标签对应的3*x个回波宽脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收第a组声表面波标签的3*x个相位编码的回波宽脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块，采用数字匹配滤波方法，将回波宽脉冲转换为3*x个回波窄脉冲；

步骤F，针对第a组的第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出第a组所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得第a组所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的第a组所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，通过上述步骤完成对第a组所有声表面波标签节点的解码和温度测量之后，针对第b组、…、第n组声表面波标签节点，与步骤A、B、C、D、E、F、G、H相同，从而完成对全部声表面波标签节点的解码和温度测量，然后再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

请参照图18所示，本发明采用时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统的测温方法，工作步骤如下：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个相位调制激励信号，其载波频率与第A类声表面波标签的谐振频率一致，其相位调制编码与第a组声表面波标签的相位调制叉指换能器编码一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，除第A类声表面波标签外，其它类声表面波标签因为激励信号的载波频率不在标签谐振的带宽范围以内而无法响应激励信号，第A类声表面波标签中除第a组能通过相位编码与激励信号一致的叉指换能器产生能量较大的自相关窄脉冲声表面波之外，其它组产生的声表面波都为能量分散的互相关杂波，可忽略不计；

步骤C，第A类第a组第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个相位编码的回波宽脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第A类第a组的第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个相位编码的回波宽脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，第A类第a组总共x个标签对应的3*x个回波宽脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收第A类第a组声表面波标签的3*x个相位编码的回波宽脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块，采用数字匹配滤波方法，将回波宽脉冲转换为3*x个回波窄脉冲；

步骤F，针对第A类第a组的第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出第A类第a组所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得第A类第a组所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的第A类第a组所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，通过上述步骤完成对第A类第a组声表面波标签节点的解码和温度测量之后，阅读器的发射模块再发射一个载波频率仍然与第A类声表面波标签的谐振频率一致，但相位调制编码与第b组声表面波标签的相位调制叉指换能器编码一致的激励信号，重复步骤B、C、D、E、F、G、H，完成对第A类第b组声表面波标签节点的解码和温度测量，并采用相同的方法完成对第A类的第c组、第d组、…、第n组声表面波标签节点的解码和温度测量；

步骤J，通过上述步骤完成对第A类所有组声表面波标签节点的解码和温度测量之后，针对第B类、…、第N类声表面波标签节点，与步骤A、B、C、D、E、F、G、H、I相同，从而完成对全部声表面波标签节点的解码和温度测量，然后再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

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作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种时分的声表面波标签测温系统，其特征在于：所述测温系统由单端延迟线型声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器构成，通过时分多址的方法实现多节点的防碰撞测温；所述声表面波标签节点具有相同的谐振频率，根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签；所述声表面波标签节点属于ISM或国家标准允许的800/900MHz频段，单个标签的带宽均为5MHz；所述声表面波标签节点的每一个标签有且仅有三个反射栅，其中，与叉指换能器距离最近的为起始反射栅，距离最远的为截止反射栅，位于起始反射栅和截止反射栅中间的反射栅为确定该标签编码的编码反射栅；所述声表面波标签节点的每一个标签都有一个已知的确定的编码，该编码具有校验功能，即根据系统对标签解码的正确性来判断系统对该标签节点测温结果的可靠性；所述阅读器由发射模块、收发隔离模块、天线模块、接收模块、信号处理模块构成；与声表面波标签节点相对应，所述阅读器发射相应载波频率的脉冲激励信号，以同时测量多个时分多址的声表面波标签节点温度；所述阅读器的发射模块由直接数字式频率合成器模块、高频本振源模块、混频器模块、带通滤波器模块、射频功率放大器模块构成；所述阅读器的信号处理模块通过回波窄脉冲的时延、相位及其变化来解算标签编码并测得相应节点的温度；所述服务器具有待测节点温度值超过正常范围时的告警功能，还能够启动检修命令，即当待测节点的标签解码不正确时表明情况异常，系统的测温结果不可靠，需要对系统进行及时检修。

2.一种时分与频分结合的声表面波标签测温系统，其特征在于：测温系统由单端延迟线型声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器构成，通过时分多址结合频分多址的方法实现多节点的防碰撞测温；所述声表面波标签节点根据标签的不同谐振频率分为第A类、第B类、…、第N类，每一类再根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签；所述声表面波标签节点属于ISM或国家标准允许的800/900MHz频段，单个标签的带宽均为5MHz；所述声表面波标签节点的每一个标签有且仅有三个反射栅，其中，与叉指换能器距离最近的为起始反射栅，距离最远的为截止反射栅，位于起始反射栅和截止反射栅中间的反射栅为确定该标签编码的编码反射栅；所述声表面波标签节点的每一个标签都有一个已知的确定的编码，该编码具有校验功能，即根据系统对标签解码的正确性来判断系统对该标签节点测温结果的可靠性；所述阅读器由发射模块、收发隔离模块、天线模块、接收模块、信号处理模块构成；与声表面波标签节点相对应，所述阅读器依次发射不同载波频率的脉冲激励信号，以同时测量同一类的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同类的声表面波标签节点测温；所述阅读器的发射模块由直接数字式频率合成器模块、高频本振源模块、混频器模块、带通滤波器模块、射频功率放大器模块构成；所述阅读器的信号处理模块通过回波窄脉冲的时延、相位及其变化来解算标签编码并测得相应节点的温度；所述服务器具有待测节点温度值超过正常范围时的告警功能，还能够启动检修命令，即当待测节点的标签解码不正确时表明情况异常，系统的测温结果不可靠，需要对系统进行及时检修。

3.一种时分与码分结合的声表面波标签测温系统，其特征在于：测温系统由单端延迟线型声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器构成，通过时分多址结合码分多址的方法实现多节点的防碰撞测温；所述声表面波标签节点具有相同的谐振频率，根据相位编码叉指换能器的不同编码分为第a组、第b组、…、第n组，每一组再根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签；所述声表面波标签节点属于ISM或国家标准允许的800/900MHz频段，单个标签的带宽均为5MHz；所述声表面波标签节点的每一个标签有且仅有三个反射栅，其中，与叉指换能器距离最近的为起始反射栅，距离最远的为截止反射栅，位于起始反射栅和截止反射栅中间的反射栅为确定该标签编码的编码反射栅；所述声表面波标签节点的每一个标签都有一个已知的确定的编码，该编码具有校验功能，即根据系统对标签解码的正确性来判断系统对该标签节点测温结果的可靠性；所述阅读器由发射模块、收发隔离模块、天线模块、接收模块、信号处理模块构成；与声表面波标签节点相对应，所述阅读器依次发射不同相位编码的激励信号，以同时测量同一组的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同组的声表面波标签节点测温；所述阅读器的发射模块由直接数字式频率合成器模块、高频本振源模块、混频器模块、带通滤波器模块、射频功率放大器模块构成；所述阅读器的信号处理模块通过数字匹配滤波方法，将经过相位编码叉指换能器两次调制的相位编码回波宽脉冲转换为回波窄脉冲，通过回波窄脉冲的时延、相位及其变化来解算标签编码并测得相应节点的温度；所述服务器具有待测节点温度值超过正常范围时的告警功能，还能够启动检修命令，即当待测节点的标签解码不正确时表明情况异常，系统的测温结果不可靠，需要对系统进行及时检修。

4.一种时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统，其特征在于：测温系统由单端延迟线型声表面波标签节点和相应的阅读器、服务器构成，通过时分多址、码分多址与频分多址结合的方法实现多节点的防碰撞测温；所述声表面波标签节点根据标签的不同谐振频率分为第A类、第B类、…、第N类，每一类再根据相位编码叉指换能器的不同编码分为第a组、第b组、…、第n组，每一组又根据反射栅的不同位置对应回波脉冲的不同时延分为第1个、第2个、…、第x个标签；所述声表面波标签节点属于ISM或国家标准允许的800/900MHz频段，单个标签的带宽均为5MHz；所述声表面波标签节点的每一个标签有且仅有三个反射栅，其中，与叉指换能器距离最近的为起始反射栅，距离最远的为截止反射栅，位于起始反射栅和截止反射栅中间的反射栅为确定该标签编码的编码反射栅；所述声表面波标签节点的每一个标签都有一个已知的确定的编码，该编码具有校验功能，即根据系统对标签解码的正确性来判断系统对该标签节点测温结果的可靠性；所述阅读器由发射模块、收发隔离模块、天线模块、接收模块、信号处理模块构成；与声表面波标签节点相对应，所述阅读器依次发射不同载波频率下的不同相位编码激励信号，以同时测量同一组的多个时分多址的声表面波标签节点温度，并轮询对不同组、不同类的声表面波标签节点测温；所述阅读器的发射模块由直接数字式频率合成器模块、高频本振源模块、混频器模块、带通滤波器模块、射频功率放大器模块构成；所述阅读器的信号处理模块通过数字匹配滤波方法，将经过相位编码叉指换能器两次调制的相位编码回波宽脉冲转换为回波窄脉冲，通过回波窄脉冲的时延、相位及其变化来解算标签编码并测得相应节点的温度；所述服务器具有待测节点温度值超过正常范围时的告警功能，还能够启动检修命令，即当待测节点的标签解码不正确时表明情况异常，系统的测温结果不可靠，需要对系统进行及时检修。

5.一种基于权利要求1所述的时分的声表面波标签测温系统的测温方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个脉冲激励信号，其载波频率与声表面波标签的谐振频率一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，通过叉指换能器产生能量较大的窄脉冲声表面波；

步骤C，第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个回波窄脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个回波窄脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，总共x个标签对应的3*x个回波窄脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收声表面波标签的3*x个回波窄脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块；

步骤F，针对第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

6.一种基于权利要求2所述的时分与频分结合的声表面波标签测温系统的测温方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个脉冲激励信号，其载波频率与第A类声表面波标签的谐振频率一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，除第A类声表面波标签外，其它类声表面波标签因为激励信号的载波频率不在标签谐振的带宽范围以内而无法响应激励信号，第A类声表面波标签通过叉指换能器产生能量较大的窄脉冲声表面波；

步骤C，第A类第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个回波窄脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第A类的第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个回波窄脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，第A类总共x个标签对应的3*x个回波窄脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收第A类声表面波标签的3*x个回波窄脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块；

步骤F，针对第A类的第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出第A类所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得第A类所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的第A类所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，通过上述步骤完成对第A类所有声表面波标签节点的解码和温度测量之后，针对第B类、…、第N类声表面波标签节点，与步骤A、B、C、D、E、F、G、H相同，从而完成对全部声表面波标签节点的解码和温度测量，然后再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

7.一种基于权利要求3所述的时分与码分结合的声表面波标签测温系统的测温方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个相位调制激励信号，其载波频率与声表面波标签的谐振频率一致，其相位调制编码与第a组声表面波标签的相位调制叉指换能器编码一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，除第a组能通过相位编码与激励信号一致的叉指换能器产生能量较大的自相关窄脉冲声表面波之外，其它组产生的声表面波都为能量分散的互相关杂波，可忽略不计；

步骤C，第a组第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个相位编码的回波宽脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第a组的第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个相位编码的回波宽脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，第a组总共x个标签对应的3*x个回波宽脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收第a组声表面波标签的3*x个相位编码的回波宽脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块，采用数字匹配滤波方法，将回波宽脉冲转换为3*x个回波窄脉冲；

步骤F，针对第a组的第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出第a组所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得第a组所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的第a组所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，通过上述步骤完成对第a组所有声表面波标签节点的解码和温度测量之后，针对第b组、…、第n组声表面波标签节点，与步骤A、B、C、D、E、F、G、H相同，从而完成对全部声表面波标签节点的解码和温度测量，然后再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。

8.一种基于权利要求4所述的时分与码分与频分结合的声表面波标签测温系统的测温方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A，阅读器的发射模块发射一个相位调制激励信号，其载波频率与第A类声表面波标签的谐振频率一致，其相位调制编码与第a组声表面波标签的相位调制叉指换能器编码一致，该激励信号通过阅读器的天线模块发射出去；

步骤B，各声表面波标签节点通过标签天线接收到激励信号，除第A类声表面波标签外，其它类声表面波标签因为激励信号的载波频率不在标签谐振的带宽范围以内而无法响应激励信号，第A类声表面波标签中除第a组能通过相位编码与激励信号一致的叉指换能器产生能量较大的自相关窄脉冲声表面波之外，其它组产生的声表面波都为能量分散的互相关杂波，可忽略不计；

步骤C，第A类第a组第1个标签上产生的窄脉冲声表面波沿着压电基底表面传播，遇到反射栅发生部分反射和部分透射，3个反射栅反射的窄脉冲声表面波再通过叉指换能器转换为3个相位编码的回波宽脉冲；

步骤D，与步骤C相同，第A类第a组的第2个、第3个、…、第x个标签也发生相应的电声和声电转换，每个标签对应3个相位编码的回波宽脉冲，且由于不同标签的反射栅处于不同位置，第A类第a组总共x个标签对应的3*x个回波宽脉冲具有不同的时延，互不重叠，不会彼此干扰；

步骤E，阅读器通过天线模块接收第A类第a组声表面波标签的3*x个相位编码的回波宽脉冲，经收发隔离模块、接收模块进入信号处理模块，采用数字匹配滤波方法，将回波宽脉冲转换为3*x个回波窄脉冲；

步骤F，针对第A类第a组的第1个、第2个、…、第x个声表面波标签各自对应的3个回波窄脉冲，阅读器的信号处理模块采用数字正交解调方法计算其时延、相位，通过温度补偿算法解调出第A类第a组所有标签的编码，并在此基础上计算其时延、相位相对于标签设计温度时的变化，从而进一步测得第A类第a组所有标签节点的温度；

步骤G，阅读器的信号处理模块将步骤F解调出的第A类第a组所有标签的编码与其已知的实际编码做对比，如果某些标签的解码成功，则说明进一步测得的其标签节点温度值是可靠的，阅读器接下来将节点温度值传送到服务器，服务器根据节点的温度值是否超过正常范围，选择是否启动相应的告警功能；

步骤H，与步骤G的情况相反，如果另一些标签的解码失败，则说明进一步测得的其标签节点温度值是不可靠的，阅读器将上述节点的异常状况传送到服务器，服务器根据具体的异常情况及其程度，选择是否启动相应的检修命令，从而及时检修系统；

步骤I，通过上述步骤完成对第A类第a组声表面波标签节点的解码和温度测量之后，阅读器的发射模块再发射一个载波频率仍然与第A类声表面波标签的谐振频率一致，但相位调制编码与第b组声表面波标签的相位调制叉指换能器编码一致的激励信号，重复步骤B、C、D、E、F、G、H，完成对第A类第b组声表面波标签节点的解码和温度测量，并采用相同的方法完成对第A类的第c组、第d组、…、第n组声表面波标签节点的解码和温度测量；

步骤J，通过上述步骤完成对第A类所有组声表面波标签节点的解码和温度测量之后，针对第B类、…、第N类声表面波标签节点，与步骤A、B、C、D、E、F、G、H、I相同，从而完成对全部声表面波标签节点的解码和温度测量，然后再从步骤A开始，反复进行，实现对各声表面波标签节点温度的在线实时检测，并根据相应的检测结果实现告警功能或启动检修命令。