CN202305058U - 谐振型saw温度传感器自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器测试技术，具体为一种谐振型SAW温度传感器自动测试系统，其不同在于：所述系统包括计算机、网络分析仪、SAW传感器温度测试平台，SAW传感器温度测试平台包括测试夹具、测试电路及外接端口、匹配电路、风枪；测试电路包括无线读写装置、MCU测控模块，无线读写装置设置有第一天线，测试夹具由测试芯片台及自动压片机构构成；测试芯片台上配置有SAW天线接口，SAW天线接口上安装有与第一天线以无线方式进行通信的第二天线；SAW传感器温度测试平台的外接端口分别通过信号线与网络分析仪、计算机分别连接，网络分析仪与计算机互连。该实用新型具备测试室温下测量SAW温度传感器芯片固有参数和变化温度下SAW温度传感器芯片动态参数的功能。

Description

谐振型SAW温度传感器自动测试系统

技术领域

本实用新型涉及传感器测试技术，具体为一种谐振型SAW温度传感器自动测试系统。

背景技术

伴随物联网和智能电网的发展建设，声表面波传感器展现巨大的应用潜力，针对压力、温度、化学物质、质量等类型的SAW传感器不断被研究开发出来，以SAW温度传感器为例，不同测温范围的SAW传感器在一些恶劣环境体现巨大的应用潜力，其中面向智能电网设备温度状态监控的SAW温度传感器及网络就是典型的应用场景，为了保证SAW温度传感器在复杂环境下的可靠性和稳定性，针对设计生产出来的SAW传感器芯片必须进行全面的检测。另一方面，SAW技术的进步，很大程度上取决于适合作为基底的压电材料的发展和半导体加工工艺的发展。主要材料的选取和工艺设计中的每一个细节都会影响传感器芯片的最终性能。同时在设计生产阶段，工序繁多，其中任何一个工序出现问题或受随机变化的影响，都会导致传感器芯片的参数出现偏差，影响传感器的性能。所以针对生产出来的SAW传感器芯片进行测试能有效指导设计生产，为改善SAW传感器的设计方法和工艺技术提供数据参考。

随着自动化测试技术的发展，国内外已出现很多针对SAW滤波器的自动测试系统，尽管针对SAW滤波器和谐振型SAW温度传感器测试有相似之处，但这些测试系统价格昂贵，且没有针对SAW传感器实际工作和匹配网络的测试。

发明内容

本实用新型针对现有技术没有完全的针对SAW温度传感器测试系统的现状，设计了一种谐振型SAW温度传感器自动测试系统，该系统具备测试室温下测量SAW温度传感器芯片固有参数和变化温度下SAW温度传感器芯片动态参数的功能。

为实现以上发明目的，本实用新型采用的技术方案为：谐振型SAW温度传感器自动测试系统,其不同之处在于：所述系统包括计算机、网络分析仪、SAW传感器温度测试平台，SAW传感器温度测试平台包括测试夹具、测试电路及外接端口、匹配电路、直联电路、风枪；测试电路包括无线读写装置、MCU测控模块，MCU测控模块对风枪的出风温度进行调控，无线读写装置设置有第一天线，测试夹具由测试芯片台、自动压片机构构成，MCU测控模块控制自动压片机构对测试芯片台上的SAW温度传感器芯片进行压合动作；测试芯片台上配置有SAW天线接口，SAW天线接口上安装有与第一天线以无线方式进行通信的第二天线；SAW传感器温度测试平台的外接端口分别通过信号线与网络分析仪、计算机分别连接，网络分析仪与计算机互连。

按以上方案，所述测试夹具为2套，分别设置在SAW传感器温度测试平台的台面两侧。

按以上方案，所述无线读写装置包括信号处理器及其通信接口、射频发射模块、射频接收模块，射频发射模块、射频接收模块分别与第一天线相联。

按以上方案，所述网络分析仪通过GPIB卡与计算机连接。

按以上方案，所述网络分析仪的测量端口通过测试缆线与SAW传感器温度测试平台上的SMA接头相连。

按以上方案，所述测试芯片台包括滑槽、用于与SAW温度传感器芯片底面进行弹性接触的弹片引脚，弹片引脚设置在滑槽的内侧。

按以上方案，所述MCU测控模块包括MCU及其通讯接口、温度控制模块、温度显示模块、温度测量模块、自动压片控制模块，温度控制模块、温度显示模块、温度测量模块、自动压片控制模块均与MCU相联接，自动压片控制模块对自动压片机构发出控制信号，温度测量模块中的温度测试探头延伸至测试芯片台。

与现有的测试系统相比,本实用新型具有以下优点：

1、针对谐振型SAW温度传感器的室温静态性能和变化温度动态性能提供完整的测试。

2、本测试系统成本低、功能强、操作简单。

3、本测试系统自动保存和统计分析测试数据，能更好的为传感器芯片设计和制造工艺提供数据参考。

附图说明

图1为本实用新型谐振型声表面波温度传感器自动测试系统的结构示意图；

图2为图1的SAW传感器温度测试平台的模块分布示意图；

图3为测试夹具中由滑槽和弹片引脚组成的测试芯片台的结构示意图；

图4为测试夹具中自动压片结构的结构示意图；

图5为测试夹具中SAW芯片的结构示意图；

图6为SAW传感器芯片测试电路示意图；

图7为第一匹配电路的示意图；

图8为第二匹配电路的示意图；

图9为无线读写装置原理示意图；

图10为MCU测控模块示意图；

图中：1－网络分析仪，2－具有自动测试程序的计算机，3－GPIB卡缆线，4－测试缆线，5－SAW传感器温度测试平台，6－测试夹具，7－测试芯片台，8－自动压片机构， 9－自动压片控制模块，10－外接端口，11－无线读写装置，12－协议转换通信接口，13－SAW天线接口，14－温度测试探头，15－风枪头，16－风枪，17－温度控制模块，18－温度测量模块，19－SMA接口，20－滑槽和弹片引脚组成的测试芯片台，21－自动压片结构，22 －SAW温度传感器芯片，23－匹配电路，24－直联电路。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型具体实施方式。

如图1、图2所示，为本实用新型谐振型SAW温度传感器自动测试系统, 该系统包括具有自动测试系统的计算机2、网络分析仪1、SAW传感器温度测试平台5，SAW传感器温度测试平台5包括测试夹具6、测试电路及外接端口、匹配电路23、直联电路24、风枪16；测试电路包括无线读写装置11、MCU测控模块，MCU测控模块对风枪16的出风温度进行调控，无线读写装置11设置有第一天线，测试夹具6由测试芯片台7、自动压片机构8、滑槽构成，MCU测控模块控制自动压片机构8对测试芯片台7上的SAW温度传感器芯片22进行压合动作；测试芯片台7的附近配置有与其相连接的SAW天线接口13，SAW天线接口13上安装有与第一天线以无线方式进行通信的第二天线；SAW传感器温度测试平台5的外接端口分别通过信号线与网络分析仪1、计算机2分别连接，网络分析仪1与计算机2互连。

具体的，SAW传感器温度测试平台5的MCU测控模块、无线读写装置11通过通信缆线连接至计算机2，网络分析仪1通过GPIB卡缆线3与计算机2连接，网络分析仪1的测量端口通过测试缆线4与SAW传感器温度测试平台5上的SMA接头相连。计算机2上的自动测试系统控制网络分析仪1完成室温下SAW传感器固有参数的测试，计算机2从网络分析仪1上读取测试数据，处理保存。自动测试系统对于性能符合要求的传感器芯片提示通过，不符合要求的提示拣出。

如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，详细介绍了SAW传感器温度测试平台5主要功能模块。两组测试夹具6分布在MCU测控模块的两侧，所述测试夹具6的详细结构是由滑槽和弹片引脚组成的测试芯片台7及自动压片机构8组成的，弹片引脚用于与SAW温度传感器芯片底面进行弹性接触，上、下两个自动压片组成了自动压片机构8。测试夹具6两侧分布匹配电路，在实际测试时其详细的结构为图7中的匹配电路23或图8中的直联电路24。匹配电路23的匹配结构根据匹配设计在L型、π型和T型之间变换。如无需匹配时直接使用直连网络24。

MCU测控模块示意图见图10。如图10所示，MCU测控模块包括MCU及其通讯接口、温度控制模块17、温度显示模块、温度测量模块18、自动压片控制模块9，温度控制模块17、温度显示模块、温度测量模块18、自动压片控制模块9均与MCU相联接，自动压片控制模块9对自动压片机构8发出控制信号，温度测量模块18中的温度测试探头14延伸至测试芯片台7。温度测试探头14在MCU控制下完成对SAW温度传感器芯片22附近的温度变化进行测量，数据在LCD温度显示模块18显示并通过MCU的通信接口传至计算机2。

无线读写装置11的原理示意图见图9，无线读写装置11包括信号处理器及其通信接口、射频发射模块、射频接收模块，射频发射模块、射频接收模块分别与第一天线相联。具体的，无线读写装置11后端通过协议转换后的通信接口12与计算机2相连，无线读写装置11的前端设置有天线接口，通过外接的第一天线与外接第二天线的SAW传感器进行无线通信。在进行动态参数测试时计算机2上的自动测试软件发送的控制命令使无线读写装置11通过第一天线发送射频询问信号，在一定距离外，SAW传感器温度测试平台5上的与SAW温度传感器芯片22连接的第二天线接收信号并返回带有温度信息的回波。无线读写装置11收到回波后对信号进行调理，将得到的数据信息通过通信线送至计算机2处理分析。

谐振型SAW温度传感器测试系统的测试实施方法为：SAW温度传感器芯片22室温下参数测试时，温度测量模块18提供室温数据给计算机2的自动测试系统作为参考，自动测试系统控制网络分析仪1完成参数设置及校准后，进入参数测试等待状态，此时SAW温度传感器芯片22被添加到滑槽滑至测试芯片台7上，自动压片机构8压下，匹配网络选择直联电路24，测试电路连通，参数测试开始。在计算机的自动测试系统控制下，网络分析仪1获得一系列数据如谐振频率、阻抗等并传至计算机2处理保存，计算机2上的自动测试系统对比室温下的设计参数，判断SAW温度传感器芯片22的性能，比如通过测试的数据判断SAW温度传感器芯片22实际的中心频率谐振频率是否偏移。对于参数合格的芯片计算机测试系统提示通过，不合格的提示拣出。同时可以变化匹配电路23的结构测试匹配对芯片性能的影响。依次循环完成所有芯片性能测试；针对SAW温度传感器芯片22实际工作下的性能测试时，MCU控制下的温度控制模块17工作，控制风枪16从而改变风枪头15的出风温度，使得SAW温度传感器芯片22的环境温度改变。变化的温度值由MCU实时测量并提供给计算机2。另一方面选择性能优异的匹配电路连接SAW温度传感器芯片22和 SAW天线接口13，无线读写装置11连接有具有发射与接收功能的第一天线，SAW天线接口上装配有第二天线后，由计算机上的测试系统控制测试工作，接受到控制信号的无线读写装置11利用具有发射与接收功能的第一天线发射查询信号，SAW温度传感器芯片22通过第二天线接收并返回带有温度信息的回波信号，又经过第一天线接收，无线读写装置11完成信号处理后获得SAW温度传感器芯片22实际工作的性能参数，然后数据通过经过协议转换通信接口12传至计算机2，在计算机2上完成记录和分析。就这样完成SAW温度传感器芯片性能的自动测试。

如图3所示，测试芯片台7包括滑槽、弹片引脚，弹片引脚设置在滑槽的内侧，通过与芯片厚度及尺寸相匹配的滑槽实现SAW温度传感器芯片22的位置定位，从而省去复杂的机械定位结构。测试夹具通过滑槽、弹片引脚和自动压片机构8来保证芯片良好的接触性能。

分布在SAW传感器温度测试平台的台面两侧的测试夹具和测试接口分别完成室温下芯片性能的测试和变化温度下芯片性能的测试。其中温度测量模块18提供室温数据参考，芯片参数测试由网络分析仪1、安捷伦82357A接口卡、带有自动测试程序的计算机2完成；其中有一组测试夹具上部的风枪16在MCU控制下改变SAW温度传感器芯片22的环境温度，SAW温度传感器芯片22外接端口接第二天线后同无线读写装置11的第一天线通过无线方式通信，计算机2与无线读写装置11之间利用经过协议转换的通信线通信，计算机2上的自动测试系统将获取传感器实际工作下谐振频率、温度等参数。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.谐振型SAW温度传感器自动测试系统,其特征在于：所述系统包括计算机、网络分析仪、SAW传感器温度测试平台，SAW传感器温度测试平台包括测试夹具、测试电路及外接端口、匹配电路、风枪；测试电路包括无线读写装置、MCU测控模块，MCU测控模块对风枪的出风温度进行调控，无线读写装置设置有第一天线，测试夹具由测试芯片台及自动压片机构构成，MCU测控模块控制自动压片机构对测试芯片台上的SAW温度传感器芯片进行压合动作；测试芯片台上配置有SAW天线接口，SAW天线接口上安装有与第一天线以无线方式进行通信的第二天线；SAW传感器温度测试平台的外接端口分别通过信号线与网络分析仪、计算机分别连接，网络分析仪与计算机互连。

2.如权利要求1所述的谐振型SAW温度传感器自动测试系统,其特征在于：所述测试夹具为2套，分别设置在SAW传感器温度测试平台的台面两侧。

3.如权利要求1所述的谐振型SAW温度传感器自动测试系统,其特征在于：所述无线读写装置包括信号处理器及其通信接口、射频发射模块、射频接收模块，射频发射模块、射频接收模块分别与第一天线相联。

4.如权利要求1所述的谐振型SAW温度传感器自动测试系统,其特征在于：所述网络分析仪通过GPIB卡与计算机连接。

5.如权利要求1所述的谐振型SAW温度传感器自动测试系统,其特征在于：所述网络分析仪的测量端口通过测试缆线与SAW传感器温度测试平台上的SMA接头相连。

6.如权利要求1所述的谐振型SAW温度传感器自动测试系统,其特征在于：所述测试芯片台包括滑槽、用于与SAW温度传感器芯片底面进行弹性接触的弹片引脚，弹片引脚设置在滑槽的内侧。

7.如权利要求1所述的谐振型SAW温度传感器自动测试系统,其特征在于：所述MCU测控模块包括MCU及其通讯接口、温度控制模块、温度显示模块、温度测量模块、自动压片控制模块，温度控制模块、温度显示模块、温度测量模块、自动压片控制模块均与MCU相联接，自动压片控制模块对自动压片机构发出控制信号，温度测量模块中的温度测试探头延伸至测试芯片台。

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