CN202887225U - 声表面波无线无源传感器系统的读写器 - Google Patents

Abstract

声表面波无线无源传感器系统的读写器，包括微控制器和射频部分，所述射频部分包括发射模块、接收模块、信号收发电子开关和天线切换电子开关；所述发射模块和接收模块都连接在所述信号收发电子开关上，所述信号收发电子开关连接天线切换电子开关，所述天线切换电子开关有线连接多根天线，所述微控制器连接天线切换电子开关；所述微控制器控制发射模块连接信号收发电子开关发射射频信号，激励传感器工作；微控制器控制信号收发电子开关连接接收模块，接收传感器的回波信号。本实用新型可以有效地提高射频部分的天线对传感器目标的可视性，改善读写器对传感器目标的搜索和监测性能，提高可靠性。

Description

声表面波无线无源传感器系统的读写器

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，特别涉及声表面波(SAW)无线无源传感器系统中读写器的改进。

背景技术

声表面波（SAW）以其沿基片表面传播对外围环境扰动极为灵敏的特点而在各种物理、化学参量的检测中获得了广泛应用，形成了种类繁多的SAW传感器。特别是SAW器件的低成本、小体积、高灵敏度、良好的稳定性与可靠性以及便于与IC集成的特点使其具有广泛的应用前景。目前基于SAW技术的各种传感器的研究应用，经过数十年的发展，形成了SAW技术的另外一个新兴市场，开始广泛应用于自动化控制（力矩与轮胎压力控制系统等）、医疗应用（生物传感器），工业商业以及军事应用（气体、湿度、温度检测等）。SAW传感器相对于其他类型的传感器而言具有其独特优点即低成本、高灵敏度、良好的稳定性与可靠性，而且借助于无线读取系统可以实现无线无源检测。

以目前已经有成熟产品推出的声表面波（SAW）无线无源温度传感系统为例。该系统的出现，是针对于电力系统。高压设备的导电母排接头、高压开关柜触头、刀闸开关、干式变压器、箱式变电站等设备的铜排之间，以及铜排与电缆之间，在长期运行过程中经常出现由于表面氧化腐蚀、紧固螺栓松动、连接处老化等问题，极易引起设备过热甚至出现火灾等严重事故。为了保证电力系统安全运行，必须采用实时在线的温度监控系统。区别于常用的普通测温、红外测温、光纤测温、无线zigbee等温度测量方式，近期出现了一种声表面波（SAW）无线无源温度传感系统。

对比已有的报道、以及现有的产品（包括法国的汤姆逊、美国VI、德国的西门子、瑞士的ABB），声表面波（SAW）无线无源温度传感系统一般由两部分组成：1）6个以内的无源温度传感器件，每个测温器件都有一根天线；2）无线数据读写器，通过一根天线收集6个测温点的温度数据进行传送。对于无线传输，采用的是429MHz-438MHz频段。已有的声表面波（SAW）无线无源温度传感系统产品，在电网开关柜中应用中的标配为1套读写器、6个无源温度传感器件。

以电网开关柜为例，内部存在很多的金属部件。因此，在温度传感器与天线之间就会出现比较严重的金属遮挡。导致狭小的空间中出现屏蔽效应，读写器的单根天线可能无法照顾到多个温度传感器的接收情况，即射频部分的天线对传感器的可视性问题，严重影响传输信号的可靠性。

同时，因为温度传感器在测量的时候，可能分散的比较开，但是天线与温度传感器之间的距离有时比较短，而读写器单根天线的辐射面积有限，因此接收可能出现部分温度传感器接收不到的情况；或者温度传感器在线极化的情况下，由于安装的需要，出现了温度传感器天线垂直情况，对于线极化的接收天线而言，就会出现部分温度传感器的数据无法接收的情况。

由此看来，读写器如果采用单根天线收发信息，会出现很多的不稳定因素。

因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。

发明内容

本实用新型的目的是提供声表面波无线无源传感系统中的一种提高信道可靠性的读写器。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

声表面波无线无源传感器系统的读写器，包括微控制器和射频部分，其中，

所述射频部分包括发射模块、接收模块、信号收发电子开关和天线切换电子开关；所述发射模块和接收模块都连接在所述信号收发电子开关上，所述信号收发电子开关连接天线切换电子开关，所述天线切换电子开关有线连接多根天线，所述微控制器连接天线切换电子开关；

所述微控制器控制发射模块连接信号收发电子开关发射射频信号，激励传感器工作；微控制器控制信号收发电子开关连接接收模块，接收传感器的回波信号。

所述的读写器，其中，所述多根天线包括第一天线和第二天线。

本实用新型提供的声表面波无线无源传感器系统的读写器，在读写器上采用多根天线的设计，多根天线对同一传感器目标或者同一组传感器目标进行信号采集，能够实现有效地提高射频部分的天线对传感器的可视性，改善读写器对传感器的搜索和监测性能，提高可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的声表面波无线无源传感器系统的结构示意图；

图2为本实用新型的读写器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合优选的实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型的声表面波无线无源传感器系统，如图1所示，包括读写器和一组声表面波传感器，该组声表面波传感器可以包括6个声表面波传感器。

其中读写器用于控制和接收射频信号、对声表面波传感器的回波信号进行处理运算以及将测量结果通过接口电路和特定协议传送给客户终端，如图2所示，包括微控制器和射频部分。 

所述读写器的微控制器的职能包括：控制射频部分工作状态；射频信号计算；通过接口电路将信号处理结果传给客户端。

所述读写器的射频部分包括并联在所述微控制器上发射模块、接收模块和信号收发电子开关，所述发射模块和接收模块都连接信号收发电子开关，所述信号收发电子开关连接天线切换电子开关，所述天线切换电子开关有线连接多根天线，所述天线切换电子开关用于将不同天线同信号收发电子开关之间的连接做切换，所述微控制器还连接天线切换电子开关。

所述读写器包括的天线可以有N根，，一般N≥2，天线的数量要视实际应用环境的复杂程度而定。

所述读写器的工作原理为：

（1）      微控制器控制发射模块通过连接信号收发电子开关发射射频信号，激励传感器工作；然后微控制器控制信号收发电子开关倒向接收模块，使所述收发电子开关同所述接收模块连接，接收传感器的回波信号；

（2）      在发射和接收的时间内，微控制器通过天线切换电子开关，控制天线切换电子开关选择当前使用的天线，如第一天线；

（3）      发射和接收完成后，再由微控制器通过天线切换电子开关，选择第二天线，重复发射和接收的过程；

（4）      依次选择第三天线，重复发射和接收的过程；……直到第N根天线，完成发射和接收的过程；

（5）      当一组天线，即上文所述的第一天线、第二天线……第N天线，对同一组测量目标都进行测量后，微控制器处理本组天线的所有回波信号，微控制器也可以对回波信号先进行部分处理，最后在一组天线测量完成后进行综合处理，进行相关计算，得到计算结果，通过接口模块按照特定协议传送给客户端。

本实用新型在声表面波无线无源传感系统中的读写器，采用多根天线的设计，多根天线对对同一传感器目标或者同一组传感器目标进行信号采集，能够实现有效地提高射频部分的天线对传感器的可视性，改善读写器对传感器的搜索和监测性能，提高可靠性。

以上内容是对本实用新型的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本实用新型的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。对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和变换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.声表面波无线无源传感器系统的读写器，包括微控制器和射频部分，其特征在于，

所述射频部分包括发射模块、接收模块、信号收发电子开关和天线切换电子开关；所述发射模块和接收模块都连接在所述信号收发电子开关上，所述信号收发电子开关连接天线切换电子开关，所述天线切换电子开关有线连接多根天线，所述微控制器连接天线切换电子开关；

所述微控制器控制发射模块连接信号收发电子开关发射射频信号，激励传感器工作；微控制器控制信号收发电子开关连接接收模块，接收传感器的回波信号。

2.根据权利要求所述的读写器，其特征在于，所述多根天线包括第一天线和第二天线。

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