CN211783950U - 时分频分结合编码的声表面波温度传感器 - Google Patents
时分频分结合编码的声表面波温度传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211783950U CN211783950U CN202020601727.6U CN202020601727U CN211783950U CN 211783950 U CN211783950 U CN 211783950U CN 202020601727 U CN202020601727 U CN 202020601727U CN 211783950 U CN211783950 U CN 211783950U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- interdigital transducer
- surface acoustic
- acoustic wave
- temperature sensor
- interdigital
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
本实用新型公开了一种时分频分结合编码的声表面波温度传感器，包括：压电基片，设置于待测温物体表面，用于传递所述待测温物体的温度；叉指换能器，其设于所述压电基片上；天线，其与所述叉指换能器相连接；第一反射栅条，设置在所述叉指换能器的一侧；时延调整区，设置于所述叉指换能器的另一侧，所述时延调整区的长度为第一反射栅条与叉指换能器之间距离的整数倍；第二反射栅条通过所述时延调整区与所述叉指换能器相连接。本实用新型提供的时分频分结合编码的声表面波温度传感器，可以实现时分频分混合的编码方式，能够在时间域和频率域进行2次区分，大幅度提高码容量。
Description
技术领域
本实用新型是关于电力测温，特别是关于一种时分频分结合编码的声表面波温度传感器。
背景技术
声表面波(surface acoustic wave，SAW)传感器是近年来发展起来的一种新型微声传感器，是一种用声表面波器件作为传感元件，将被测量的信息通过声表面波器件中声表面波的速度或频率的变化反映出来，并转换成电信号输出的传感器。声表面波温度传感器，用于电力行业的变电站开关柜测温，温度传感器是直接安装在被测物体表面的测温元件，它负责接收探询射频信号，并返回带温度信息的射频信号到读入器。
声表面波传感器通常分为频分多址传感器和时分多址传感器，这两种编码方式均能够有效的增加码容量。
频分多址温度传感器的原理是器件工作在谐振状态，在频率域会一个谐振峰，通过跟踪谐振峰和温度之间的关系得到温度。每个传感器考虑到频率随温度变化时，频率域占用的带宽即单个传感器的工作频率段。考虑到国家无线电管理委员会的规定，工业用频率标准ISM频率段是有限制，且频率资源有限，使得在有限的频率段内传感器个数有限。例如433MHz左右的ISM频率段仅有6MHz左右带宽，每个传感器通常占用1MHz情况下，仅能容纳6个传感器。显然这限制了正交频分多址传感器的个数。
时分多址温度传感器在时间域内跟踪返回的多个编码峰值信号，来识别声表面波标签。同时，返回峰值间距时间的变化和温度之间呈比例关系，根据反射峰值时间变化，得到温度。单个温度传感将占用特定的时间空间，不同传感器占用不同的返回时间段，时间段的长短由芯片尺寸决定。
基于此，本申请的发明人发现，对于频分多址传感器，带宽资源限制了正交频分多址传感器的个数。对于时分多址传感器，芯片体积的限制束缚了传感器的正交时分多址的个数。无论是频分多址、还是时份多址技术，都无法进一步得到更大的码容量。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种时分频分结合编码的声表面波温度传感器，其能够提高码容量。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种时分频分结合编码的声表面波温度传感器，包括：压电基片，所述压电基片设置于待测温物体表面，用于传递所述待测温物体的温度；叉指换能器，设于所述压电基片上；天线，与所述叉指换能器相连接，用于接收激励信号，并将所述激励信号发送给所述叉指换能器，或发送所述叉指换能器发送的信号；第一反射栅条，设置在所述叉指换能器的一侧；时延调整区，设置于所述叉指换能器的另一侧，所述时延调整区的长度为第一反射栅条与叉指换能器之间距离的整数倍；第二反射栅条，设置于所述时延调整区背离所述叉指换能器的一侧，通过所述时延调整区与所述叉指换能器相连接；其中，所述叉指换能器用于在所述激励信号的作用下在压电基片上产生声表面波，并将声表面波分别传递至第一反射栅条，以及通过与时延调整区长度对应的时延传递至第二反射栅条，第一反射栅条、第二反射栅条分别将接收到的声表面波进行反射，叉指换能器将接收到的反射信号分别传输至天线。
在一优选的实施方式中，所述压电基片为石英、铌酸锂及钽酸锂中的一种。
在一优选的实施方式中，所述叉指换能器的中心频率为433MHz。
在一优选的实施方式中，所述叉指换能器包括叉指电极，所述叉指电极的宽度和间隔均为1/4波长，其中所述波长为所述压电基片中的压电晶体工作声波模式的速度除以设计谐振频率。
在一优选的实施方式中，所述叉指换能器的电极为铝、铜及金中的一种。
与现有技术相比，根据本实用新型的时分频分结合编码的声表面波温度传感器，可以实现时分频分混合的编码方式，能够在时间域和频率域进行2次区分，大幅度提高码容量。
附图说明
图1是根据本实用新型一实施方式的时分频分结合编码的声表面波温度传感器的结构示意图。
图2是根据本实用新型一实施方式的相同频率传感器不同时延调整区长度的响应示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，其为根据本实用新型优选实施方式的时分频分结合编码的声表面波温度传感器的结构示意图，包括：压电基片1、叉指换能器2、第一反射栅条31、第二反射栅条32、天线4和时延调整区5。
压电基片1设置于待测温物体表面，用于传递所述待测温物体的温度。在一实施方式当中，所述压电基片1的压电晶体材料为石英、铌酸锂及钽酸锂中的一种。
叉指换能器(英文全称：interdigital transducer，英文缩写：IDT)2设于所述压电基片1上，在一实施方式当中，该叉指换能器2的中心频率为433MHz。叉指换能器1包括叉指电极，叉指电极的宽度和间隔均为1/4波长，波长为压电基片中的压电晶体工作声波模式的速度除以设计谐振频率。在一实施方式当中，叉指换能器1的电极为铝、铜及金中的一种。
天线4与所述叉指换能器2相连接，用于接收激励信号，并将所述激励信号发送给所述叉指换能器2，或发送所述叉指换能器2发送的信号。第一反射栅条31设置在所述叉指换能器2的一侧。时延调整区5设置于所述叉指换能器2的另一侧，所述时延调整区5的长度为第一反射栅条31与叉指换能器2之间距离的整数倍。第二反射栅条32设置于所述时延调整区5背离所述叉指换能器2的一侧，通过所述时延调整区5与所述叉指换能器2相连接。
在一实施方式当中，叉指换能器2和第一、第二反射栅条(31、32)均由金属电极制作。反射栅条的周期是叉指换能器周期的一半左右，通常为0.45-0.51λ。为了保证第一和第二反射栅条的反射强度足够控制声波在两反射栅条之间谐振，反射栅的数目由单个指条反射率决定，通常几十根～几百根。在一实施方式当中，叉指换能器2的指条长度可以为70λ。
天线4接收正弦激励信号，将激励信号传递至叉指换能器2上。叉指换能器2将电信号转换为声表面波，声表面波沿压电晶体表面向两边传播，经两侧的第一、第二反射栅条(31、32)反射再由叉指换能器2输出，最终实现声/电转换。具体的原理包括：叉指换能器2用于在所述激励信号的作用下在压电基片1上产生声表面波，并将声表面波传递至第一反射栅条31，第一反射栅条31将声表面波进行反射，叉指换能器2将接受到的反射信号通过天线4进行发送。叉指换能器1同时将声表面波经过与时延调整区5长度对应的时延传递至第二反射栅条32，第二反射栅条32将部分声表面波进行反射，叉指换能器2将接收到的反射信号进分别传输至天线4。其中，叉指换能器是在不同时间接收到第一反射栅条及第二反射栅条的反射信号，接收反射信号后将反射信号通过天线进行发送。
需要说明的是，叉指换能器2由于待测温物体的温度变化而发生形变，导致声表面波的信号与温度相关，转换后的电信号也与温度相关，因此可以实现温度的检测。
进一步的，延时调整区5的长度决定了不同的声表面波温度传感器之间的时间区分。在时延调整区为0的情况下，其有效时延为T(即信号未淹没在噪声中的时延)。其他实验调整区时延不为0的多个传感器，其时延分布是n*T,n为1开始的整数，其最大值由晶片尺寸决定，通常不超过10。第一反射栅条31为全反射的反射栅条。
根据测试，器件有效时延T为8微秒，见图2所示，其为相同频率传感器不同时延调整区长度的响应示意图。传感器频率相同的情况下，时延调整区长度T分别为12、和24微秒2种，即时延只有两档，12-24微秒和24-36微秒，0-12微秒没有时延。三个传感器在时域的区分分别是0-12微秒，12-24微秒，和24-36微秒。
本实施例提供的温度传感器，可以实现时分频分混合的编码方式，能够在时间域和频率域进行2次区分，大幅度提高码容量。
由此，本实施例提供的传感器可以保持频分多址传感器频率域多编码的同时，又可以通过延时区域调整时间域的延时长短实现时延编码。混合编码的方式既可以在时间域又可以在频率域识别不同的编码，大幅度增加正交码容量。例如两个频率相同的编码，可以根据延时不同进行区分。
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (5)
1.一种时分频分结合编码的声表面波温度传感器，其特征在于，包括：
压电基片，所述压电基片设置于待测温物体表面，用于传递所述待测温物体的温度；
叉指换能器，设于所述压电基片上；
天线，与所述叉指换能器相连接，用于接收激励信号，并将所述激励信号发送给所述叉指换能器，或发送所述叉指换能器传输的信号；
第一反射栅条，设置在所述叉指换能器的一侧；
时延调整区，设置于所述叉指换能器的另一侧，所述时延调整区的长度为第一反射栅条与叉指换能器之间距离的整数倍；
第二反射栅条，设置于所述时延调整区背离所述叉指换能器的一侧，通过所述时延调整区与所述叉指换能器相连接；
其中，所述叉指换能器用于在所述激励信号的作用下在压电基片上产生声表面波，并将声表面波分别传递至第一反射栅条，以及通过与时延调整区长度对应的时延传递至第二反射栅条，第一反射栅条、第二反射栅条分别将接收到的声表面波进行反射，叉指换能器将接收到的反射信号分别传输至天线。
2.根据权利要求1所述的声表面波温度传感器，其特征在于，所述压电基片为石英、铌酸锂及钽酸锂中的一种。
3.根据权利要求1所述的声表面波温度传感器，其特征在于，
所述叉指换能器的中心频率为433MHz。
4.根据权利要求3所述的声表面波温度传感器，其特征在于，
所述叉指换能器包括叉指电极，所述叉指电极的宽度和间隔均为1/4波长，其中所述波长为所述压电基片中的压电晶体工作声波模式的速度除以设计谐振频率。
5.根据权利要求4所述的声表面波温度传感器，其特征在于，所述叉指换能器的电极为铝、铜及金中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020601727.6U CN211783950U (zh) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | 时分频分结合编码的声表面波温度传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020601727.6U CN211783950U (zh) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | 时分频分结合编码的声表面波温度传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211783950U true CN211783950U (zh) | 2020-10-27 |
Family
ID=72959844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020601727.6U Active CN211783950U (zh) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | 时分频分结合编码的声表面波温度传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN211783950U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115655509A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-31 | 高桥防火科技股份有限公司 | 一种多模态融合无线无源温度传感器 |
-
2020
- 2020-04-21 CN CN202020601727.6U patent/CN211783950U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115655509A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-31 | 高桥防火科技股份有限公司 | 一种多模态融合无线无源温度传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schimetta et al. | A wireless pressure-measurement system using a SAW hybrid sensor | |
| Reindl et al. | Wireless measurement of temperature using surface acoustic waves sensors | |
| US8099048B2 (en) | Wireless communication system using surface acoustic wave (SAW) second harmonic techniques | |
| US11831470B2 (en) | Individually identifiable surface acoustic wave sensors, tags and systems | |
| US4737790A (en) | Passive interrogator label system with a surface acoustic wave transponder operating at its third harmonic and having increased bandwidth | |
| US20020121988A1 (en) | Apparatus and method for interrogating a passive sensor | |
| US11151337B2 (en) | Low loss acoustic wave sensors and tags and high efficiency antennas and methods for remote activation thereof | |
| US8441168B2 (en) | Saw sensor tags with enhanced performance | |
| US20020140598A1 (en) | Process for carrying out a non-contact remote interrogation | |
| CA1228911A (en) | Surface acoustic wave passive transponder having acoustic reflectors | |
| CN211783950U (zh) | 时分频分结合编码的声表面波温度传感器 | |
| US7254942B2 (en) | Temperature-monitored hydrodynamic machine | |
| KR101157051B1 (ko) | 자가 발전 무선 감지 장치 및 방법 | |
| RU2410716C2 (ru) | Радиочастотное устройство идентификации на поверхностных акустических волнах | |
| Seifert et al. | Wirelessly interrogable acoustic sensors | |
| Reindl et al. | High precision wireless measurement of temperature by using surface acoustic waves sensors | |
| GB2376362A (en) | Sensor apparatus including unidirectional SAW device and reflector | |
| Viikari et al. | Optimized signal processing for FMCW interrogated reflective delay line-type SAW sensors | |
| CN114858303A (zh) | 一种声表面波传感器温度测量装置及其运行方法与应用 | |
| EP2685406A1 (en) | Electro-acoustic component and electro-acoustic transponder having an electro-acoustic component | |
| Hausleitner et al. | State of the art radio interrogation system for passive surface acoustic wave sensors | |
| Hassani et al. | A SAW-based liquid sensor with identification for wireless applications | |
| CN116092850A (zh) | 一种用于高温工况的无线无源开关、系统及其应用方法 | |
| WO2019240609A1 (ru) | Мониторинг температуры на основе пассивных линий задержки на поверхностных акустических волнах с функцией антиколлизии | |
| JP2011247732A (ja) | 弾性表面波素子、弾性表面波センサ、センシングシステム、及び応力測定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |