CN114050842B - 一种海上风力等级测量射频收发系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于声表面波传感器技术领域，公开了一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，包括测量通路、参考通路、无线传输模块、无线接收模块、数据处理单元；测量通路由一个声表面波传感器和外围电路构成振荡电路，其中声表面波传感器含有三个基片，一个固定，另两个由开关选择，当风力较小时，仅右边可滑动，当风力较大时，仅左边可滑动，从而导致振荡器中心频率发生改变；测量通路与参考通路经过混频和高通滤波后的高频信号通过天线远距离传输到地面，在接收端再通过混频和高通滤波可重新恢复出与测量通路频率相等的信号，再经过数据处理单元可实现频率和风力等级转换。具有测量精度高，能在恶劣天气下工作，可远距离传输的特点。

Description

一种海上风力等级测量射频收发系统及其工作方法
技术领域
本发明属于声表面波传感器技术领域，具体涉及一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统及其工作方法。
背景技术
如今人们越来越重视海洋资源，海上作业与陆地不同，要考虑多种天气因素，知道海上实时风力大小对海上工作至关重要。现有的海上风力测量一般采用测风器，但是传统的测风器需要在海上露天操作，测量不仅受恶劣天气影响，且时效性低，测量精度差，测量结果难以远距离传输到陆地，查询不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，呈现出时效性更强，测量更方便，适合各种用户的特点，以解决背景技术中所提出的缺陷或问题。
为实现上述发明目的，本发明的实施例提供一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，其特征在于，包括测量通路、参考通路、无线传输模块、无线接收模块和数据处理单元；
其中，所述测量通路由一第一声表面波传感器和外围电路构成振荡电路，所述第一声表面波传感器包括三个基片，中间的所述基片固定设置，左侧所述基片及右侧所述基片用于感受到不同的海上风力等级时发生滑动，从而导致振荡器中心频率随之发生改变；
所述参考通路由一第二声表面波传感器和外围电路构成参考振荡电路，所述第二声表面波传感器仅含有一个固定基片，其余结构与测量通路相同；
所述无线传输模块包括MIX混频器、PA功率放大器、高通滤波器、天线开关、天线；
所述无线接收模块包括高通滤波器、LNA低噪声放大器、MIX混频器、低通滤波器；
所述测量通路与参考通路的固定频率经过MIX混频器进行混频和高通滤波器进行高通滤波后产生的高频信号可通过天线开关及天线远距离传输到地面；地面的所述无线接收模块将所接收到的信号再次通过高通滤波器进行高通滤波、MIX混频器进行混频可重新恢复出与测量通路频率相等的信号，再经过数据处理单元后可实现频率和风力等级的转换。
进一步的，所述第一声表面波传感器的每块基片均设置为三角形结构，所述第一声表面波传感器的三块基片呈左中右分开设置且三者靠近放置，三块所述基片分别光刻有输出换能器二、输入换能器、输出换能器一，所述输入换能器设置在中间的基片上，所述输出换能器二设置在左侧的基片上，所述输出换能器一设置在右侧的基片上，所述输入换能器和输出换能器一构成声表面波延迟线一，所述输入换能器和输出换能器二构成声表面波延迟线二，所述声表面波延迟线一和外围电路一起构成延迟线振荡器一，所述声表面波延迟线二和外围电路一起构成延迟线振荡器二；所述第一声表面波传感器能够根据风力大小，由开关选择延迟线振荡器，当风力较小时采用延迟线振荡器一，当风力较大时采用延迟线振荡器二；具体如下：当风力较小时，由开关选择，关闭左边的输出换能器二，仅使中间的换输入换能器和右边的输出换能器一起作用，且右边基片可滑动，当风力较大时，由开关选择，关闭右边的输出换能器一，仅使中间的输入换能器和左边的输出换能器二起作用，且左边基片可滑动，从而导致振荡器中心频率随之发生改变。
优选的，所述输入换能器中采用加权技术，其加权函数为Kaiser函数，加权技术采用切趾和抽指相结合的组合式加权，即在声孔径较大区域采用切趾加权，在声孔径较小区域采用抽指加权，并在切趾后的空余处和抽指后的空余处采用假指填充，以减小声波衍射；所述输出换能器一不加权，指条数量少，且声孔径相等；所述输出换能器二的加权函数为Kaiser函数，且其加权技术采用抽指加权。
进一步的，所述第一声表面波传感器的三块基片布置在一块基板上，所述基板与基片之间设置有起阻尼作用的硅油和限制左右滑动的固定轨道。
进一步的，所述第二声表面波传感器的固定基片上设置有左边换能器、右边换能器和中间换能器；具体如下：当风力较小时，与测量通路中一样，由开关同步选择，关闭左边换能器，仅使中间换能器和右边换能器起作用，当风力较大时，与测量通路中一样，由开关同步选择，关闭右边换能器，仅使中间换能器和左边换能器起作用。
进一步的，所述测量通路包括第一声表面波传感器、三极管、电阻、电感、电容组成的振荡电路；所述测量通路中第一声表面波传感器的压电基片采用机电耦合系数为0.055的压电材料Y128°X-LiNbO3制作；所述三极管选择高频低功率NPN管，所述电阻采用直插电阻，所述电容采用非极性电容，所述电感采用非极性电感。
进一步的，所述参考通路中的参考振荡电路模块外围覆盖有一层塑料保护盖以保证其振荡频率不受风力影响，从而处于一个固定值，起到参考作用。
进一步的，所述MIX混频器分为上变频和下变频，所述MIX混频器的混频过程为：本地参考振荡电路信号和声表面波振荡电路信号相乘，若两振荡信号频率分别为f0，f1，根据三角公式：
cos f0cos f1＝1/2[cos(f0+f1)+cos(f1-f0)]
可知，上变频信号频率在2f0附近，下变频信号频率在0频率附近；令无线传输模块高通滤波器的中心频率是本地参考信号的2倍，即2f0，带宽为1.5f0至2.5f0，可保证经过混频产生的上变频信号能够从频带中滤出；在无线接收模块中令低通滤波器的中心频率为0.5f0，带宽为f0，即可恢复出受到海上风力而产生的频率信号。
进一步的，所述数据处理单元包括PWM调制器、FPGA数据处理系统和LCD屏幕，所述PWM调制器用于将经过低通滤波器输出的模拟信号调制为数字信号，所述PWM调制器处理后的数字信号后续通过FPGA中的数字电路处理，可在LCD屏幕上直接显示出风力等级。
一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：当风力较小时，由开关选择，关闭左边的输出换能器二，仅使中间的输入换能器和右边的输出换能器一起作用，且右边的基片可滑动，当风力较大时，由开关选择，关闭右边输出换能器一，仅使中间的输入换能器和左边的输出换能器二起作用，且左边基片可滑动，第一声表面波传感器的基片受海上风力后产生滑动，第一声表面波传感器的结构发生改变，使得声表面波延迟线振荡器产生一个频率不同于参考通路的参考振荡电路所产生的正弦波，两者通过MIX混频器产生的频带信号经过功率放大后通过高通滤波器，留下高频信号，所述高频信号可通过天线开关及天线远距离传输到地面；地面的所述无线接收模块将所接收到的信号再次通过高通滤波器进行高通滤波、MIX混频器进行混频可重新恢复出与测量通路频率相等的信号，再经过数据处理单元后可实现频率和风力等级的转换，所输出的信号通过PWM调制器调制为数字信号；PWM调制器处理后的数字信号后续通过FPGA中的数字电路处理，可在LCD屏幕上直接显示出风力等级。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、本发明能够根据风力大小，由开关选择延迟线振荡器，当风力较小时采用延迟线振荡器一，当风力较大时采用延迟线振荡器二，由于声表面波延迟线二的Q值比声表面波延迟线一的Q值更高，使得本系统的测量精度和自适应的智能化程度更高。
2、本发明所采用的第一声表面波传感器和第二声表面波传感器，具有体积小、灵敏度高、价格低、可工作在无源状态、可大规模生产等优点。
3、本发明较传统的测量风力装置，本发明的基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统具有直接输出频率信号、可实现远程实时测量、精度高等优点。
4、本发明通过信号处理电路，可远端直接恢复出测量端数据，且采用的信号处理电路在处理过程中对测量信号损耗低，通过各种滤波器和低噪声放大器等装置，抑制了噪声等不相关因素对测量信号的干扰。
5、本发明在信号接收端，不同于传统的整形电路，采用PWM调制使得模拟信号直接变为数字信号，且使用FPGA处理，速度更快，精度更高，采用的电路元件更少，节约了成本。
6、本系统具有测量精度高，能够在恶劣天气下工作，可实现远距离传输的特点。
附图说明
图1为本发明的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统的组成结构图。
图2为本发明的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统的声表面波传感器结构的示意图。
图3为传统技术采用的输入换能器为切趾加权、输出换能器不加权的示意图。
图4为本发明的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统的输入换能器为切趾和抽指相结合的组合式加权、输出换能器一不加权的示意图。
图5为本发明的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统的输入换能器为切趾和抽指相结合的组合式加权、输出换能器二抽指加权的示意图。
图6为本发明的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统的所采用的振荡电路。
图7为本发明的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统的所采用的二阶高通滤波器。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作为广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，包括测量通路、参考通路、无线传输模块、无线接收模块和数据处理单元。
所述测量通路由一第一声表面波传感器和外围电路构成振荡电路，如图2所示，所述声表面波传感器包括三个基片，其中一所述中间的基片固定设置，另左右两个所述基片用于感受到不同的海上风力等级时可发生滑动，当风力较小时，由开关选择，关闭左边换能器，仅使中间换能器和右边换能器起作用，且右边基片可滑动，当风力较大时，由开关选择，关闭右边换能器，仅使中间换能器和左边换能器起作用，且左边基片可滑动，从而导致振荡器中心频率随之发生改变。所述第一声表面波传感器的每块基片均设置为三角形结构，所述第一声表面波传感器的三块基片呈左中右分开设置且三者靠近放置，所述三块基片表面分别光刻输出换能器二、输入换能器、输出换能器一，所述输入换能器设置在中间的基片上，所述输出换能器二设置在左侧的基片上，所述输出换能器一设置在右侧的基片上，所述输入换能器和输出换能器一构成声表面波延迟线一，所述输入换能器和输出换能器二构成声表面波延迟线二，所述声表面波延迟线一和外围电路一起构成延迟线振荡器一，所述声表面波延迟线二和外围电路一起构成延迟线振荡器二；所述第一声表面波传感器能够根据风力大小，由开关选择延迟线振荡器，当风力较小时采用延迟线振荡器一，当风力较大时采用延迟线振荡器二，由于声表面波延迟线二的Q值比声表面波延迟线一的Q值更高，使得本系统的测量精度和自适应的智能化程度更高。该测量系统的声表面波传感器压电基片采用机电耦合系数为0.055的压电材料Y128°X-LiNbO3制作，中心频率为80MHz的声表面波压控振荡传感器。
如图3所示是传统技术采用的输入换能器为切趾加权、输出换能器不加权的示意图。优选的，如图4所示，本发明所述输入换能器为切趾和抽指相结合的组合式加权、输出换能器一不加权的示意图，输入换能器的加权函数为Kaiser函数，加权技术采用切趾和抽指相结合的组合式加权，即在声孔径较大区域采用切趾加权，在声孔径较小区域采用抽指加权，并在切趾后的空余处和抽指后的空余处采用假指填充，以减小声波衍射；所述输出换能器一不加权，指条数量少，且声孔径相等。如图5所示，本发明所述输入换能器为切趾和抽指相结合的组合式加权、输出换能器二抽指加权的示意图，输入换能器的加权函数为Kaiser函数，加权技术采用切趾和抽指相结合的组合式加权，即在声孔径较大区域采用切趾加权，在声孔径较小区域采用抽指加权，并在切趾后的空余处和抽指后的空余处采用假指填充，以减小声波衍射；所述输出换能器二的加权函数为Kaiser函数，且其加权技术采用抽指加权。三块基片布置在一块基板上，基片与基板之间有起阻尼作用的硅油和限制左右滑动的固定轨道，上述结构的作用是使得右边的基片在受到风力作用时产生左右滑动，从而使测量通路中的延迟线振荡器的中心频率产生偏移。
所述参考通路由一第二声表面波传感器和外围电路构成参考振荡电路，所述第二声表面波传感器仅含有一个固定基片，其余结构与测量通路相同，当风力较小时，与测量通路中一样，由开关同步选择，关闭左边换能器，仅使中间换能器和右边换能器起作用，当风力较大时，与测量通路中一样，由开关同步选择，关闭右边换能器，仅使中间换能器和左边换能器起作用，所述参考通路中的参考振荡电路模块外围覆盖有一层塑料保护盖以保证其振荡频率不受风力影响，从而处于一个固定值，起到参考作用；所述参考通路的电路组成与测量通路相同，但与测量通路不同的是，参考通路中的声表面波传感器只含有一个固定基片，且参考通路中的参考振荡电路模块外围覆盖一层塑料保护盖，使其振荡频率不受风力影响，处于一个固定值，因而能起到参考作用。
所述无线传输模块包括MIX混频器、PA功率放大器、高通滤波器、天线开关、天线。所述无线接收模块包括高通滤波器、LNA低噪声放大器、MIX混频器、低通滤波器。
所述测量通路与参考通路的固定频率经过MIX混频器进行混频和高通滤波器进行高通滤波后产生的高频信号可通过天线开关及天线远距离传输到地面；地面的所述无线接收模块将所接收到的信号再次通过高通滤波器进行高通滤波、MIX混频器进行混频可重新恢复出与测量通路频率相等的信号，再经过数据处理单元后可实现频率和风力等级的转换。
如图6，该测量系统的起振电路采用电容三点式振荡电路中的Seiler电路，SAW为声表面波传感器；Q1为NPN型三极管；R1、R2、R3、R4、Q1组成射极偏置电路；C1、C2为旁路电容；C3、C4、L1组成选频网络；放大元器件Q1采用高频小功率三极管2N2222，声表面波传感器SAW的中心频率为80MHz，通过选择合适的射极偏置电路静态工作点可使得振荡电路输出80MHz的正弦波。在本实例中，射极偏置电路中：R1＝71kΩ、R2＝21kΩ、R3＝2kΩ、R4＝1kΩ；旁路电容：C1＝400pF、C2＝400pF；选频网络中：C4＝45pF、C4＝5pF、L1＝0.1uH，上述参数使得三极管工作在线性区，满足C1、C2＞＞C3、C4，通过公式：
Figure GDA0003558535870000121
计算得出选频网络的中心频率和声表面波传感器SAW的中心频率一致。此时声表面波传感器在受海上风力的作用下，振荡电路的中心频率有小幅度的偏移，而参考振荡电路的频率稳定在80MHz，从而产生了频率差，而频率和压力有一定的对应关系，因此可通过频率的测量间接得出压力数值。
该测量系统的MIX混频器选用ADI公司生产的一款电压输出四象乘法器AD835，-3dB输出带宽为250MHz。输入信号满量程为±1V，低阻抗输出电压最高可达±2.5V。AD835具有出众的速度性能，能够出色完成振荡电路和参考振荡电路的混频。在无线传输过程中的混频器和高通滤波器起着上变频的作用，高通滤波器输出的频率为振荡电路频率和参考振荡频率之和f0+f1，在无线接收过程中，混频器和低通滤波器起着下变频的作用，其输出频率为(f0+f1)-f1，由此可知，因受海上风力振荡电路输出的频率f0可在远端解调出，实现了远距离传输。
该测量系统的PA功率放大器和LNA低噪声放大器采用AT2401C芯片，AT2401C是采用CMOS工艺实现的单芯片器件，其内部集成了功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)，该芯片有非常优越的性能，灵敏度和效率高、噪声低、产品尺寸小、成本低。由于混频输出的振荡信号功率比较低，使用AT2401C芯片能够将此信号的功率放大从而馈送到天线上辐射出去，从而实现远程测量海上风力；在信号接收端，AT201C接收到天线辐射的极其微弱的不稳定信号，将信号放大到0.5V-1V，便于后期的数字处理，同时能够抑制噪声对信号的干扰。
如图7，该测量系统的高通滤波器选用典型的二阶有源高通滤波器，相对于RC高通滤波器，具有体积小，性能稳定的优点，同时由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故具有放大和缓冲作用，能够突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声。输入频率信号为Vi，输出频率信号为Vo，通过设定R、C的值，即可使得Vo的频率为f0+f1即振荡电路频率f0和参考振荡电路频率f1之和。
所述数据处理单元包括PWM调制器、FPGA数据处理系统和LCD屏幕，所述PWM调制器用于将经过低通滤波器输出的模拟信号调制为数字信号，所述PWM调制器处理后的数字信号后续通过FPGA中的数字电路处理，可在LCD屏幕上直接显示出风力等级。与传统的整形电路例如LM393相比，能够更加快速方便地处理信号，且调制信号的频率和幅度可以改变，能够更方便在FPGA数据处理系统中处理。
该测量系统中PWM调制器可将低通滤波器输出的模拟信号转换为数字信号，根据冲量等效原理，可将输出的正弦波按等宽间距分为5等份，对于每一份都以一个面积相等的方波来对应，因此低通滤波器输出的正弦波可变为相应频率的方波。通过硬件描述语言，利用FPGA完成PWM调制过程。
该测量系统的FPGA选用Cyclone IV，其成本低、功耗低。Cyclone IV FPGA系列面向对成本敏感的大批量应用，以满足用户对越来越大的带宽需求，可对低通滤波器输出的信号进行数字处理，满足需求。根据声表面波传感器的详细参数确定压力与频率之间的关系，在不同的压力范围内对应不同的风力等级。
一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统的工作方法，包括以下步骤：当风力较小时，由开关选择，关闭左边换能器，仅使中间换能器和右边换能器起作用，且右边基片可滑动，当风力较大时，由开关选择，关闭右边换能器，仅使中间换能器和左边换能器起作用，且左边基片可滑动，第一声表面波传感器的基片受海上风力后产生滑动，第一声表面波传感器的结构发生改变，使得声表面波延迟线振荡器产生一个频率不同于参考通路的参考振荡电路所产生的正弦波，两者通过MIX混频器产生的频带信号经过功率放大后通过高通滤波器，留下高频信号，所述高频信号可通过天线开关及天线远距离传输到地面；地面的所述无线接收模块将所接收到的信号再次通过高通滤波器进行高通滤波、MIX混频器进行混频可重新恢复出与测量通路频率相等的信号，再经过数据处理单元后可实现频率和风力等级的转换，所输出的信号通过PWM调制器调制为数字信号；PWM调制器处理后的数字信号后续通过FPGA中的数字电路处理，可在LCD屏幕上直接显示出风力等级。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，其特征在于，包括测量通路、参考通路、无线传输模块、无线接收模块和数据处理单元；
其中，所述测量通路由一第一声表面波传感器和外围电路构成振荡电路，所述第一声表面波传感器包括三个基片，中间的所述基片固定设置，左侧所述基片及右侧所述基片用于感受到不同的海上风力等级时发生滑动，从而导致振荡器中心频率随之发生改变；
所述参考通路由一第二声表面波传感器和外围电路构成参考振荡电路，所述第二声表面波传感器仅含有一个固定基片，其余结构与测量通路相同；
所述无线传输模块包括MIX混频器、PA功率放大器、高通滤波器、天线开关、天线；
所述无线接收模块包括高通滤波器、LNA低噪声放大器、MIX混频器、低通滤波器；
所述测量通路与参考通路的固定频率经过MIX混频器进行混频和高通滤波器进行高通滤波后产生的高频信号可通过天线开关及天线远距离传输到地面；地面的所述无线接收模块将所接收到的信号再次通过高通滤波器进行高通滤波、MIX混频器进行混频可重新恢复出与测量通路频率相等的信号，再经过数据处理单元后可实现频率和风力等级的转换。
2.根据权利要求1所述的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，其特征在于：所述第一声表面波传感器的每块基片均设置为三角形结构，所述第一声表面波传感器的三块基片呈左中右分开设置且三者靠近放置，三块所述基片分别光刻有输出换能器二、输入换能器、输出换能器一，所述输入换能器设置在中间的基片上，所述输出换能器二设置在左侧的基片上，所述输出换能器一设置在右侧的基片上，所述输入换能器和输出换能器一构成声表面波延迟线一，所述输入换能器和输出换能器二构成声表面波延迟线二，所述声表面波延迟线一和外围电路一起构成延迟线振荡器一，所述声表面波延迟线二和外围电路一起构成延迟线振荡器二；所述第一声表面波传感器能够根据风力大小，由开关选择延迟线振荡器，当风力较小时采用延迟线振荡器一，当风力较大时采用延迟线振荡器二；具体如下：当风力较小时，由开关选择，关闭左边的输出换能器二，仅使中间的换输入换能器和右边的输出换能器一起作用，且右边基片可滑动，当风力较大时，由开关选择，关闭右边的输出换能器一，仅使中间的输入换能器和左边的输出换能器二起作用，且左边基片可滑动，从而导致振荡器中心频率随之发生改变。
3.根据权利要求2所述的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，其特征在于：所述输入换能器中采用加权技术，其加权函数为Kaiser函数，加权技术采用切趾和抽指相结合的组合式加权，即在声孔径较大区域采用切趾加权，在声孔径较小区域采用抽指加权，并在切趾后的空余处和抽指后的空余处采用假指填充，以减小声波衍射；所述输出换能器一不加权，指条数量少，且声孔径相等；所述输出换能器二的加权函数为Kaiser函数，且其加权技术采用抽指加权。
4.根据权利要求1所述的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，其特征在于：所述第一声表面波传感器的三块基片布置在一块基板上，所述基板与基片之间设置有起阻尼作用的硅油和限制左右滑动的固定轨道。
5.根据权利要求1所述的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，所述第二声表面波传感器的固定基片上设置有左边换能器、右边换能器和中间换能器；具体如下：当风力较小时，与测量通路中一样，由开关同步选择，关闭左边换能器，仅使中间换能器和右边换能器起作用，当风力较大时，与测量通路中一样，由开关同步选择，关闭右边换能器，仅使中间换能器和左边换能器起作用。
6.根据权利要求1所述的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，其特征在于：所述测量通路包括第一声表面波传感器、三极管、电阻、电感、电容组成的振荡电路；所述测量通路中第一声表面波传感器的压电基片采用机电耦合系数为0.055的压电材料Y128°X-LiNbO3制作；所述三极管选择高频低功率NPN管，所述电阻采用直插电阻，所述电容采用非极性电容，所述电感采用非极性电感。
7.根据权利要求1所述的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，其特征在于：所述参考通路中的参考振荡电路模块外围覆盖有一层塑料保护盖以保证其振荡频率不受风力影响，从而处于一个固定值，起到参考作用。
8.根据权利要求1所述的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，其特征在于：所述MIX混频器分为上变频和下变频，所述MIX混频器的混频过程为：本地参考振荡电路信号和声表面波振荡电路信号相乘，若两振荡信号频率分别为f0，f1，根据三角公式：
cos f0cos f1＝1/2[cos(f0+f1)+cos(f1-f0)]
可知，上变频信号频率在2f0附近，下变频信号频率在0频率附近；令无线传输模块高通滤波器的中心频率是本地参考信号的2倍，即2f0，带宽为1.5f0至2.5f0，可保证经过混频产生的上变频信号能够从频带中滤出；在无线接收模块中令低通滤波器的中心频率为0.5f0，带宽为f0，即可恢复出受到海上风力而产生的频率信号。
9.根据权利要求1所述的一种基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统，其特征在于：所述数据处理单元包括PWM调制器、FPGA数据处理系统和LCD屏幕，所述PWM调制器用于将经过低通滤波器输出的模拟信号调制为数字信号，所述PWM调制器处理后的数字信号后续通过FPGA中的数字电路处理，可在LCD屏幕上直接显示出风力等级。
10.一种根据权利要求1所述的基于声表面波传感器的海上风力等级测量射频收发系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：当风力较小时，由开关选择，关闭左边的输出换能器二，仅使中间的输入换能器和右边的输出换能器一起作用，且右边的基片可滑动，当风力较大时，由开关选择，关闭右边输出换能器一，仅使中间的输入换能器和左边的输出换能器二起作用，且左边基片可滑动，第一声表面波传感器的基片受海上风力后产生滑动，第一声表面波传感器的结构发生改变，使得声表面波延迟线振荡器产生一个频率不同于参考通路的参考振荡电路所产生的正弦波，两者通过MIX混频器产生的频带信号经过功率放大后通过高通滤波器，留下高频信号，所述高频信号可通过天线开关及天线远距离传输到地面；地面的所述无线接收模块将所接收到的信号再次通过高通滤波器进行高通滤波、MIX混频器进行混频可重新恢复出与测量通路频率相等的信号，再经过数据处理单元后可实现频率和风力等级的转换，所输出的信号通过PWM调制器调制为数字信号；PWM调制器处理后的数字信号后续通过FPGA中的数字电路处理，可在LCD屏幕上直接显示出风力等级。
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