KR100809527B1 - 센서, 센서 시스템 및 측정 변수의 원격 검출 방법 - Google Patents

센서, 센서 시스템 및 측정 변수의 원격 검출 방법 Download PDF

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Abstract

측정 변수의 원격 검출을 위한 센서 시스템은 센서를 포함하고, 상기 센서는 측정 변수의 영향에 의해 변경되는 공진 주파수를 가진 제 1 공진기(5), 변조된 고주파 신호의 송수신을 위한 안테나(1), 제 1 공진기(5)를 안테나에 결합시키기 위한 변조기/복조기(2) 및 고주파 신호의 반송파 주파수에 의해 여기될 수 있는 제 2 공진기(3)를 포함한다. 문의 유닛은 2 개의 공진기의 여기를 위한 문의-무선 신호를 발생시키고, 센서에 의해 송출된 응답-무선 신호를 수신하기 위해 문의-무선 신호의 송출을 중단시킨다.
공진기, 안테나, 변조기/복조기, 문의 유닛.

Description

센서, 센서 시스템 및 측정 변수의 원격 검출 방법{Sensor, sensor system and method for remotely sensing a variable}
본 발명은 측정 변수의 원격 검출을 위한 센서, 상기 센서가 사용되는 센서 시스템 및 측정 변수의 원격 검출 방법에 관한 것이다.
센서의 원격 문의(interrogation) 가능성은 많은 적용 분야에 필요하며, 센서의 출력 신호를 평가 유닛으로 전달할 수 있게 하는, 특히 센서와 관련 평가 유닛 사이의 지속적인 물리적 접속을 형성하는 것이 문제가 되는 곳에서 필요하다. 상기 접속 문제는 센서가 관련 평가 유닛에 대해 상대 이동되는, 특히 회전 운동되는 모든 곳에서 발생한다. 이에 대한 예는 차량에 회전 가능하도록 장착된 공기 타이어 압력의 검출 또는 회전하는 샤프트 상의 토크 측정이 있다.
상기 적용은 가장 일반적인 의미에서 전자기식으로 센서의 출력 신호 전달, 즉 무선-, 마이크로파- 또는 광 신호의 전달을 필요로 한다. 이를 위한 가능성은 센서 소자에 고유의 전원 장치를 설치하여 출력 신호의 측정 및 전달을 위해 필요한 에너지를 제공하는 것이다. 그러나 이러한 원리는 발생하는 비용(배터리), 센서 유닛의 상대적으로 높은 중량 및 필요한 관리에 의해 그의 한계점에 신속하게 부딪히는데, 그 이유는 특정 작동 시간 이후에 배터리의 교환이 필요하기 때문이다.
따라서 배터리와 관련된 문제를 피하고, 센서를 작고, 가볍고 민감하지 않게 만들기 위해, 센서를 완전히 수동으로(passive), 즉 고유의 전원 장치 없이 구현하는 것이 바람직하다.
전자기식으로 원격 문의될 수 있는 센서 또는 센서 시스템에 대한 실시예는 DE 1 9702 768 C1 에서 다루어졌다. 상기 간행물로부터 알려진 센서는 다음을 포함한다 : 측정 변수의 영향하에 가변하는 공진 주파수를 가진 공진기, 변조된 고주파 신호의 송수신을 위한 안테나, 그리고 제 1 공진기를 안테나에 결합시키기 위한 변조기/복조기를 포함한다. 상기 알려진 센서에 의해 측정된 변수를 원격 문의하기 위해, 문의-무선 신호가 문의 유닛로부터 송출되고, 상기 문의-무선 신호는 제 1 주파수의 문의-측정 신호에 의해 변조된 제 2 주파수의 문의-반송파 신호를 포함한다. 문의-반송파 신호의 주파수는 2.4 GHz의 마이크로파-주파수 범위에 놓이며, 문의-측정 신호의 주파수는 1 내지 30 MHz의 주파수 범위에 놓인다. 문의-무선 신호는 센서의 안테나에 의해 수신되고, 변조기/복조기에 인가되고, 그 출력 주파수 스펙트럼은 제 1 주파수 성분을 포함한다. 제 1 주파수는 통상적으로 공진기의 공진 범위 내에 놓임으로써, 상기 공진기는 문의-무선 신호의 수신시 강제 발진을 위해 여기되고, 상기 발진의 진폭은 특히 제 1 주파수와 측정 변수에 의존하는 공진기의 공진 주파수 사이의 차이에 의존한다. 공진기가 발진을 위해 여기된 이후에, 문의-무선 신호의 변조가 중단되고, 순수하고 변조되지 않은 문의-반송파 신호가 송출된다. 상기 문의-반송파 신호는 센서의 변조기/복조기에서 공진기의 공진 주파수의 자유 발진과 혼합되고, 이러한 방법으로 공진 주파수에 의해 변조된 반송파 신호는 응답-무선 신호로서 문의 유닛에 다시 전달된다. 거기서 응답-무선 신호의 변조의 평가에 의해 측정 변수의 실제 값이 추론될 수 있다.
변조 주파수가 발진기의 공진 주파수에 충분히 가까이 놓일 경우에만, 상기 알려진 센서는 임의의 반송파 주파수의 문의-무선 신호에 의해 여기될 수 있다. 응답-무선 신호를 수신하기 위해, 문의-반송파 신호는 계속 송출되어야만 한다. 이 때문에, 동일한 안테나를 문의-무선 신호의 송출 및 응답-무선 신호의 수신을 위해 사용하는 것은 불가능해진다.
본 발명에 의해, 측정 변수의 신속한 문의, 및 상호 방해의 위험 없이 또는 개별 센서의 문의 과정이 코디네이트될 필요 없이 다수의 센서를 동일한 공간 영역에서 동시 사용을 가능하게 하는, 원격 문의 가능한 센서 또는 다수의 상기 센서를 포함한 센서 시스템 및 측정 변수의 원격 검출 방법이 구현된다.
상기 장점은 한편으로는, 상기 센서에 고주파 신호의 반송파 주파수에 의해 여기될 수 있는 제 2 공진기가 설치됨으로써 달성된다. 상기 센서의 이러한 구성은 변조된 문의-무선 신호가 문의 유닛에 의해 송출되는 시간 동안, 매칭될 수 있는 제 1 공진기를 문의-측정 신호를 이용하여 발진을 위해 여기하고, 제 2 공진기를 문의-반송파 신호를 이용하여 발진을 위해 여기하는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식으로 반송파 발진의 에너지가 센서에 저장된다. 이로 인해 한편으로는 응답-무선 신호의 발생을 위해 더 이상 문의-반송파 신호의 동시 송신이 더 이상 필요하지 않은데, 그 이유는 필요한 응답-무선 신호가 센서측에서 변조기/복조기에 있는 2개의 공진기의 신호들의 혼합에 의해 발생될 수 있기 때문이다. 문의-무선 신호의 송출이 중단된 이후에 상기 문의-무선 신호의 에코가 감쇠되는 즉시, 상기 응답-무선 신호는 문의 유닛에 수신되어 평가될 수 있다.
제 2 공진기가 존재함으로써, 응답-무선 신호가 수신되어야하는 경우 문의-반송파 신호의 송출을 중단할 수 있기 때문에, 문의 유닛의 측에서 문의-무선 신호의 송신과 응답-무선 신호의 수신을 위한 동일한 안테나가 사용될 수 있다. 또한 다수의 문의 유닛에 각각 적어도 하나의 센서가 할당되는 환경에서 각 문의 유닛 및 그에 속한 센서에는 고유 제 1 반송파 주파수가 할당될 수 있고, 상기 고유 제 1 반송파 주파수는 문의 유닛이 선택적으로 거기에 할당된 센서에만 반응하고 문의할 수 있도록 한다.
센서는 바람직하게 고유의 전원 장치가 없는 순수 수동 소자이다. 따라서 변조기/복조기로서 특히 검출기 다이오드(쇼트키-다이오드 또는 버랙터)가 적합하다. 상기 소자는 그의 이미 제로 전압의 환경에서 극심한 비선형 특성 곡선에 의해, 인가된 신호의 상이한 스펙트럼 성분의 강한 결합을 발생시키고, 따라서 차-또는 합-주파수의 발생을 용이하게 한다.
제 1 공진기로서 표면파 공진기 또는 수정 발진기가 적합하다. 상기 방식의 공진기는 검출될 변수에 의해 그 특성이 직접 영향을 받지 않으며, 바람직하게는 공진 회로에서, 검출될 변수를 감지하는 소자와 함께 사용된다. 이로 인해 공진기용으로 저렴한 표준 소자들이 사용된다.
측정 변수 감지 소자로서 바람직하게 측정 변수의 영향하에 가변하는 저항 값을 가진 저항 소자가 사용된다. 바람직한 측정 변수는 예컨대 압력 또는 온도이다.
무선-응답 신호가 측정 변수에 의해 영향을 받지 않는 제 2 발진기의 발진의 감쇠에 의해 너무 심하게 변조되는 것을 방지하기 위해, 상기 제 2 발진기는 제 1 공진기보다 작게 감쇠함으로써, 이상적인 경우 심지어 제 2 공진기의 발진은 측정 시간 동안 일정하게 검출될 수 있도록 상기 제 2 발진기가 구성된다.
제 2 공진기로는 여기-발진 펄스에 반응해서 시간적으로 지연된 출력-발진 펄스를 발생시킬 수 있는 표면파 공진기가 특히 적합하다. 상기 공진기는 예컨대 표면파를 여기하기 위한 제 1 전극 쌍 및 표면파를 픽업(pick up)하기 위한 공간적으로 이격된 제 2 전극 쌍을 가진 표면파 필터로서 형성되거나 또는 표면파의 여기와 픽업을 위해 사용되는 하나의 전극 쌍을 가진 공진기로서 형성될 수 있고, 각 반사기 전극은 전극 쌍으로부터 이격되어 배치됨으로써, 공진기의 기판에서 전파되는 표면파가 시간 지연되어 전극 쌍에 대해 반사된다.
상기 방식의 센서를 사용하여 측정 변수를 원격 검출할 경우, 우선 상기 센서의 2개의 발진기가 문의-무선 신호에 의해 여기되고, 상기 문의-무선 신호는 제 1 주파수의 문의-측정 신호에 의해 변조된 제 2 주파수의 문의-반송파 신호를 포함한다. 원격 문의를 실행하기 위해, 반송파 및 변조파의 전체 문의-무선 신호 송출이 중단되고, 그리고 센서에 의해 송출된 응답-무선 신호가 인터셉트(intercept)되고, 상기 응답-무선 신호는 제 1 발진기의 공진 주파수의 응답-측정 신호에 의해 변조된 제 2 발진기의 공진 주파수의 응답-반송파 신호를 포함한다. 상기 시간 동안 문의-반송파 신호가 송출되지 않기 때문에, 응답-무선 신호를 분리시켜야하는 이유가 작아짐으로써, 만족스러운 측정을 위해 작은 수신 세기로도 충분하게 된다.
응답-무선 신호가 인터셉트되는 시간동안 문의-무선 신호가 송출되지 않기 때문에, 문의로부터 수신까지 누화 위험이 발생하지 않으면서 문의-무선 신호의 송신과 응답-무선 신호의 수신을 위해 동일한 안테나가 사용될 수 있다.
제 2 공진기가 여기에 대해 시간적으로 지연된 발진 펄스를 전달한다면, 문의-무선 신호가 송출되는 시간 간격이 제 2 공진기의 시간 지연보다 짧게 선택되는 것이 바람직하다. 즉 이로 인해 센서는 우선 문의-무선 신호가 종료된 이후에 지연되고 나서 응답-무선 신호를 송출하기 시작한다.
상기 지연은 바람직하게는, 응답-무선 신호가 문의 유닛에 도달하기 이전에 문의-무선 신호의 에코가 감쇠되도록 선택된다.
본 발명의 추가 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 하기 실시예 설명에 제시된다.
도 1은 본 발명에 따른 센서의 블록 다이어그램이고,
도 2는 도 1의 센서용 문의 유닛의 블록 다이어그램이고,
도 3은 문의 유닛의 안테나에서의 무선 신호 세기를, 시간에 따라 나타낸 곡선,
도 4 및 5는 본 발명에 따른 센서의 제 2 공진기로서 적합한 표면파 공진기의 구성에 대한 실시예이고,
도 6은 도 4 또는 5에 따른 제 2 공진기의 사용시 문의 유닛의 안테나에서의 무선 신호 세기를, 시간에 따라 나타낸 곡선을 도시한다.
측정 변수의 원격 문의를 위한 본 발명에 따른 센서 시스템은 도 2에 도시된 문의 유닛 및 도 1에 도시된 하나 또는 다수의 센서로 이루어진다. 2.54 GHz 범위의 반송파 주파수(fT)를 가진, 여기서는 문의 반송파 신호라고 하는 신호를 발생시키는 발진기(13)가 문의 유닛에 배치된다. 반송파 주파수는 바람직하게 수 MHz 정도 의도적으로 변경될 수 있다. 제 2 발진기(14)는 0 내지 80 MHz 범위의 주파수(fM)를 가진 발진 형태의 문의-측정 신호를 발생시킨다. 다수의 센서의 문의를 위해 문의 유닛이 사용되면, 측정 주파수(fM)는 바람직하게 마찬가지로 의도적으로 변경될 수 있고, 더 정확하게 말하자면 센서의 제 1 공진기의 공진 범위의 크기에 상응하는 단계로 변경될 수 있고, 이것은 다음에 설명된다.
변조기(15)는 2개의 발진기(13,14)에 접속되고, 문의 측정 신호를 문의-반송파 신호로 변조하여, 문의-무선 신호를 발생시키고, 상기 문의-무선 신호는 스위치(12)로 출력된다. 스위치(12)는 타이머(16)의 제어하에 있으며, 상기 타이머는 송수신 안테나(11)를 교대로 변조기(15)의 출력부 및 복조- 및 측정 회로의 입력부에 접속시킨다. 변조기(15)에 의해 실행된 변조는 특히 진폭 변조 또는 직교 변조일 수 있다; 복조- 및 측정 회로에서 수행되는 복조는 이에 대해 상보적이다.
안테나(11)에 의해 송출된 문의-무선 신호는 도 1에 도시된 센서의 안테나(1)에 의해 수신된다. 상기 안테나에는 복조 다이오드(2), 예컨대 쇼트키- 또는 검출기 다이오드가 접속된다. 상기 다이오드는 이미 좌표 원점 근처에서 실질적으로 포물선형 특성 곡선 및 그에 따른 강한 비선형 특성을 특징으로 하고, 상기 특성은 문의-무선 신호에 포함된 스펙트럼 성분의 혼합 및 그에 따른 복조 다이오드(2)의 출력부에서 측정 신호의 주파수(fM)를 가진 스펙트럼 성분의 발생을 야기한다. 마찬가지로 복조 다이오드(2)의 출력부에서 나타나는 반송파 주파수(fT)를 가진 스펙트럼 성분은 공진기(3), 여기서는 제 2 공진기의 여기를 위해 사용된다.
복조 다이오드(2)의 출력부에 또한 저역 패스 필터(4)가 접속되고, 저역 패스 필터(4) 뒤에는 소위 제 1 공진기(5)가 접속되고, 상기 제 1 공진기는 측정 변수 감지 소자(6)와 함께 발진 회로를 형성한다. 제 1 공진기(5)는 제 2 공진기(3)와 마찬가지로 통상적으로 사용될 수 있는 소자, 예컨대 수정 발진기 또는 표면파 공진기이다. 감지 소자(6)와의 상호 접속에 의해 제 1 공진기(5)의 공진 주파수는 측정 변수에 따라 변경된다.
저역 패스 필터(4)의 목적은 실질적으로, 반송파 주파수(fT)의 범위에 있는 스펙트럼 성분을 제 1 공진기(5)로부터 떨어지게 하고, 제 1 공진기(5)에서 상기 스펙트럼 성분이 소산(dissipate)되는 것을 방지하는 데 있다. 이러한 방식으로 저역 패스 필터(4)는 한편으로는 문의-무선 신호가 안테나(1)에 의해 수신될 때까지 제 2 공진기(3)의 효과적인 여기를 야기한다 ; 문의-무선 신호가 중단되면, 저역 패스 필터(4)는 제 2 공진기(3)의 감쇠를 제한한다.
감지 소자(6)는 저항 소자일 수 있고, 측정 변수가 온도일 경우 예컨대 온도의존성 저항기일 수 있다. 이러한 저항 소자는 제 1 공진기(5)의 시상수와 공진 주파수에 영향을 미친다. 또한 상기 저항 소자는 용량성 소자일 수 있고, 예컨대 압력에 따라 서로 상대적으로 이동하는 2 개의 커패시터 플레이트를 포함하는 마이크로 메카니컬 압력 센서일 수 있다. 상기 용량성 소자는 실질적으로 공명 주파수에만 영향을 미치고, 제 1 공진기(5)의 감쇠에는 영향을 미치지 않는다.
도 3은 문의 사이클의 진행시 시간(t)의 함수로서 문의 유닛의 안테나(11)에서의 수신 전계 강도(P)의 곡선을 개략적으로 도시한다. 수신 전계 강도(P)는 대수적 스케일로 도시된다. 시간(t = 0 내지 t = t1)동안 문의-무선 신호가 송출되고, 따라서 상기 문의-무선 신호는 문의 유닛의 주변으로부터 다시 원위치로 돌아오는 에코 신호 또는 경우에 따라 센서에 의해 제공된 응답 신호보다 값이 필연적으로 크다.
시점(t1)에서 스위치(12)는 안테나(11)를 복조-측정 회로(17)에 접속시키고, 문의-무선 신호의 송출이 중단된다. 짧은 시간(t1,t2)동안 안테나(11)에 문의-무선 신호의 에코가 도달하고, 상기 에코는 장애물에 의해 상이한 간격으로 안테나(11)의 주변에 되돌아온다.
상기 에코 신호가 감쇠한 뒤, 단 하나의 응답-무선 신호만이 안테나(11)에 도달하고, 상기 응답-무선 신호는 센서에서, 지금 변조기로서 작동하는 다이오드(2)에서 2개의 공진기(3, 5)의 발진 혼합에 의해 발생되어 안테나(1)를 통해 송출된다. 따라서 복조-측정 회로(17)는 스위치(12)의 전환 이후에, 안테나(11)에 의해 수신된 응답 신호의 주파수 및/또는 감쇠를 조사하여 그 내에 포함된 측정 변수에 대한 정보의 추출을 시작하기 이전에, 여전히 소정 시간(△t)을 대기한다.
지연(△t)은 문의 유닛의 송수신 출력에 따라, 고정적으로 미리 주어질 수 있고, 예컨대 문의 유닛의 주어진 구조에 대해 최대 범위가 결정된다는 의미에서 상기 에코 신호로부터 문의 유닛에 의해 검출될 수 있고, 그리고 지연(△t)은 적어도 상기 범위에 상응하는 전파 시간의 2배가 되도록 선택된다.
그러나 지연 시간(△t) 동안 공진기(3 및 5)의 발진도 감쇠하기 때문에, 지연 시간(△t)이 문의 유닛의 각 사용 환경에 따라 가급적 짧게 선택되는 것이 바람직하고, 예컨대 구체적인 사용 환경에 있어서 문의 유닛으로부터 잠재적 에코 소오스의 최대 거리가 결정되고, 지연은 적어도 센서 소자로부터 문의 유닛으로의 신호 전파 시간의 2배가 되고, 따라서 상기 소오스로부터의 에코가 평가되지 않는 크기로 선택된다.
도 4 및 5는 표면파 공진기의 2 개의 실시예를 도시하고, 상기 표면파 공진기는 바람직한 개선예에 따라 도 1에 도시된 센서의 제 1 공진기(3)로서 사용될 수 있다.
빗 모양으로 서로 맞물린 다수의 평행 핑거(24)를 포함하는 기판의 표면에 증착된 2 개의 전극(21,22)에 의해 기판의 표면 발진의 여기 및 픽업을 위한 구조의 기본적인 구성은 알려져 있으므로, 여기서는 자세히 설명하지 않겠다.
도 4에 도시된 공진기는 상기 전극(21,22)의 두 쌍(25,26)을 포함하고, 이들 중 각 한 쌍(25 또는 26)은 표면 발진의 여기를 위한 송신기로서 사용되고, 다른 한 쌍(26 또는 25)은 발진의 픽업을 위한 수신기로서 사용될 수 있다. 각 쌍(25, 26)의 2개의 전극 중 하나는 마주 놓인 쌍(26, 25)으로부터 먼 측면에 반사 구조물(23)을 가지며, 상기 반사 구조물은 표면파의 전파를 방지한다. 두 쌍(25, 26)은 간격(L)에 의해 서로 분리되고, 상기 간격에 의해 지연(τ
Figure 112007053050295-pct00001
c/L)된, 제 1 쌍에 의해 여기된 발진이 제 2 쌍에 도달하고, 거기서 픽업될 수 있다.
도 5에 도시된 표면파 공진기는 전극(21,22)을 가진 단 하나의 전극 쌍(27)을 포함하고, 상기 전극은 각각 전극 핑거(24)에 대해 수직인 2개의 방향으로 방사된다. 전극 쌍(27)의 간격(L/2)에 반사 구조물(23)이 배치되고, 상기 반사 구조물은 전극 쌍(27)에 의해 송출된 표면파를 다시 반사한다. 따라서 반사된 표면파는 도 4의 경우와 동일하게 지연(τ
Figure 112007053050295-pct00002
c/L)되어 다시 전극 쌍(27)에 도달하여 거기서 픽업될 수 있다.
도 6은 문의 사이클의 진행시 시간(t)의 함수로서 문의 유닛의 안테나(11)에서의 수신 전계 강도(P)의 곡선을 개략적으로 도시하고, 상기 문의 사이클은 도 4 또는 5에 도시된 구조의 표면파 공진기가 센서의 제 2 공진기로서 사용될 경우 발생한다.
도 3의 경우와 같이, 시간(t = t0 내지 t = t1)동안 문의-무선 신호가 송출된다. 시점(t1)에서 문의-무선 신호의 송출이 중단된다; 안테나(11)에서의 수신 전계 강도(P)는 안테나(11)의 주변으로부터 원위치로 돌아오는 문의-무선 신호의 에코가 감쇠하는 정도로 감소한다.
(문의 유닛과 센서 사이의 신호 전파 시간은 무시하고) 시점(t3 = t0 + τ)에서, 문의-무선 신호가 수신되는 동안 제 2 공진기(3)에서 센서에 의해 여기되는 표면파는 상기 표면파가 픽업되는 전극 쌍에 도달하기 시작함으로써, 시점(t3)부터 변조된 응답-무선 신호가 센서에서 발생된다. 제 2 공진기(3)의 길이 또는 상기 공진기(3)의 내부에서의 지연(τ)이 충분히 크게 선택됨으로써, 시점(t2)에서 에코의 감쇠와 시점(t3)에서 응답-무선 신호의 도달 사이에, 무시될 수 있는 수신 전계 강도를 가진 수신 포즈(pause)가 놓이는 것이 달성될 수 있고, 상기 수신 포즈는 문의 유닛의 복조- 및 측정 회로에 의해 검출될 수 있고, 에코와 응답-무선 신호 사이의 확실한 구분을 가능하게 한다. 시점(t4 = t1 + τ)에서 표면파 발진은 픽업하는 전극 쌍을 완전히 통과하고, 응답-무선 신호의 발생을 차단한다.
짧은 추가 지연 이후에, 시점(t5)에서 문의-무선 신호의 새로운 송출로 센서의 문의 유닛의 새로운 작동 사이클이 시작된다.
통상적으로 문의-측정 신호의 측정 주파수는 제 1 공진기(5)의 여기가 가능하도록 선택된다. 물론 측정 변수의 심한 변동의 결과로 이로 인해 영향을 받은 제 1 공진기(5)의 공진 주파수는, 문의-측정 신호의 주파수로 제 1 공진기의 효과적인 여기가 더 이상 불가능하도록 심하게 변경된다. 이러한 경우 응답-무선 신호는 변조되지 않거나, 또는 문의 유닛에서 수신된 신호로부터 측정 변수를 얻기에 충분한 세기로 변조되지 않는다. 이 때문에 원격 문의 시스템의 바람직한 개선예에 따라 발진기(14)의 주파수, 즉 측정 주파수(fx)가 의도대로 변경될 수 있고, 사용할 수 없는 응답-무선 신호가 수신될 경우, 즉 복조- 및 측정 회로에서 상기 신호로부터 측정 변수를 검출하는데 있어 그 품질이 충분하지 않은 응답-무선 신호가 수신될 경우, 문의 유닛은 상기 주파수(fM)를 변경한다.
측정 주파수의 이러한 변경은 각각 반복적으로, 사용될 수 있는 응답-무선 신호가 마지막에 수신되는 측정 주파수(fM)의 값(fM*)에서부터 출발하여 이루어질 수 있다. 이 경우 가능한 조치는 예컨대, 상기 사용될 수 있는 마지막 측정 주파수(fM*)의 주변이 상기 주파수(fM*)와의 작은 편차로부터 큰 편차로 점진적으로 교대로 측정 주파수(fM*)의 상부 또는 하부에서 서치되는 것이다. 또한 이전에 사용된 2개의 측정 주파수를 기초로, 제 1 공진기(5)의 공진 주파수의 변경 경향이 검출되고, 반대 방향의 서치가 시작되기 이전에, 상기 경향에 의해 지시된 방향으로 다수의 단계에 걸쳐 서치되는 것도 고려될 수 있다. 상기 서치 전략 중 어느 것이 효과적인가는 시스템의 각 구체적인 사용 환경에 의존한다.
제 1 공진기는 측정 변수의 영향하에, 그 폭이 전형적으로 4 MHz인 주파수 범위에서 동조될 수 있다. 상기 동조 범위의 한계는 상기 서치 방법에서도 초과되지 않는 한계이다.
동일한 주파수를 사용하는 다수의 문의 유닛이 서로 간섭할 경우 응답-무선 신호의 수신시 방해가 일어날 수 있다. 다수의 문의 유닛을 가진 센서 시스템이 의도한 대로 구성될 경우 상기 문제는, 각 문의 유닛 및 그에 할당된 센서에 각각 고유한, 문의 유닛을 특징짓는 반송파 주파수(fT)가 할당됨으로써 방지될 수 있다. 이로 인해 각 문의 유닛은 그것에 할당된 센서의 제 2 공진기(3)만을 여기함으로써, 상기 제 2 공진기는 문의 유닛에 의해 여기될 경우에만 응답-무선 신호를 그의 문의 유닛에서 발생시킬 수 있는 것이 보장된다. 상기 문의-무선 신호의 변조 주파수(fM)가 공진기(5)의 공진 주파수와 일치할 경우, 다른 문의 유닛에 의해 송출된 문의-무선 신호는 경우에 따라 제 1 공진기(5)를 여기할 수 있다 ; 제 2 공진기(3)가 여기되지 않기 때문에, 응답-무선 신호가 발생할 수 없다.
응답-반송파 신호를 시간 지연(τ)시켜 전달하는, 도 4 또는 도 5에 따른 제 2 공진기의 사용시, 상이한 지연 시간(τ)을 가진 센서가 사용됨으로써 문의시 선택성이 추가로 달성될 수 있다. 따라서 예컨대 문의 유닛에 지연(τ)이 고정 할당될 수 있음으로써, 문의 유닛에 의해 송출된 문의-무선 신호와 동일한 반송파-및 측정 주파수를 가진 센서의 응답-무선 신호를 검출하지 않는데, 그 이유는 상기 센서의 응답-무선 신호가 지연(τ)에 의존하는 타임 슬롯 내로 들어오지 않기 때문이며, 상기 타임 슬롯 내에서 문의 유닛이 도달하는 무선 신호를 평가한다.
또한 하나의 문의 유닛에 다수의 센서가 할당될 수 있고, 상기 센서는 상이하게 지연(τ)된 동일한 반송파- 및 측정 주파수를 포함한다. 모든 상기 센서는 문의-무선 신호의 하나의 펄스에 의해 여기될 수 있지만, 상기 센서에 의해 전달된 응답-무선 신호는 차례로 그리고 시간적으로 서로 분리되어 문의 유닛에 도달함으로써, 복조- 및 측정 회로는 다양한 응답-무선 신호를 개별적으로 여기된 센서에 또는 상기 센서에 의해 모니터링된 변수에, 상기 응답-무선 신호가 도달하는 시간을 기초로 할당할 수 있다.

Claims (18)

  1. 측정 변수의 영향하에 변경되는 공진 주파수를 가진 제 1 공진기(5),
    변조된 고주파 신호의 송수신을 위한 안테나(1), 및
    상기 제 1 공진기(5)를 상기 안테나(1)에 결합시키기 위한 변조기/복조기(2)를 포함하는,
    측정 변수를 원격 검출하기 위한 센서에 있어서,
    상기 센서는 상기 고주파 신호의 반송파 주파수에 의해 여기될 수 있는 제 2 공진기(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 변수를 원격 검출하기 위한 센서.
  2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 변조기/복조기(2)는 쇼트키 다이오드 및 검출기 다이오드로 구성된 그룹으로부터 선택된 복조 다이오드인 것을 특징으로 하는, 측정 변수를 원격 검출하기 위한 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 공진기(5)가 표면파 공진기 또는 수정 발진기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 변수를 원격 검출하기 위한 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 공진기(5)가 측정 변수를 감지하는 이산 소자(discrete component)(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 변수를 원격 검출하기 위한 센서.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 변수가 압력 또는 온도인 것을 특징으로 하는, 측정 변수를 원격 검출하기 위한 센서.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 공진기(3)의 감쇠가 상기 제 1 공진기(5)의 감쇠보다 작은 것을 특징으로 하는, 측정 변수를 원격 검출하기 위한 센서.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 공진기(3)가 표면파 공진기이고, 상기 표면파 공진기는 여기-발진 펄스에 반응하여 지연된 출력-발진 펄스를 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는, 측정 변수를 원격 검출하기 위한 센서.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 공진기가 공간적으로 이격된 전극(21, 22)의 두 쌍(25, 26)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 변수를 원격 검출하기 위한 센서.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 공진기(3)가 표면파의 여기 및 픽업을 위한 상기 전극(21, 22)의 한 쌍(27) 및 상기 전극의 한 쌍(27)으로부터 이격되어 배치된 반사 전극(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 측정 변수를 원격 검출하기 위한 센서.
  10. 문의-무선 신호를 센서에 송신하고 응답-무선 신호를 센서로부터 수신하기 위한 적어도 하나의 문의 유닛과,
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 다수의 센서를 가진 센서 시스템에 있어서,
    제 1 공진기(5)는 각각 상이한 공진 주파수 범위를 가지는 것을 특징으로 하는, 센서 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 각 문의 유닛에는 상기 문의-무선 신호의 제 1 고유 반송파 주파수(fT) 및 적어도 하나의 센서가 할당되고, 상기 센서의 제 2 공진기(3)는 상기 고유 반송파 주파수(fT)에 의해 선택적으로 여기될 수 있는 것을 특징으로 하는, 센서 시스템.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 센서를 위한 문의 유닛에 있어서,
    상기 문의 유닛은 제 1 주파수(fM)의 문의-측정 신호로 변조된 제 2 주파수(fT)의 문의-반송파 신호를 포함하는 문의-무선 신호의 발생을 위한 발진기(13,14), 및
    상기 문의-무선 신호의 송출과 상기 센서들 중 하나로부터 응답-무선 신호의 수신을 위한 공동 안테나(11)를 포함하고, 상기 문의 유닛은 응답-무선 신호를 수신하기 위해, 상기 문의-무선 신호의 송출을 중단하는 것을 특징으로 하는, 센서를 위한 문의 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 문의-반송파 신호의 주파수(fT)가 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는, 센서를 위한 문의 유닛.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 센서를 사용하는 측정 변수의 원격 검출 방법에 있어서,
    센서의 2개의 발진기(3, 5)가 문의-무선 신호에 의해 여기되고, 상기 문의-무선 신호는 제 1 주파수(fM)의 문의-측정 신호로 변조된 제 2 주파수(fT)의 문의-반송파 신호를 포함하고, 상기 센서에 의해 송출된 응답-무선 신호가 수신되어 평가되고, 상기 응답-무선 신호는 제 1 발진기(5)의 공진 주파수의 응답-측정 신호에 의해 변조된 제 2 발진기(3)의 공진 주파수의 응답-반송파 신호를 포함하고, 상기 응답-무선 신호의 수신을 위해 상기 문의-반송파 신호의 송신이 중단되는 것을 특징으로 하는, 센서를 사용하는 측정 변수의 원격 검출 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 문의-무선 신호 및 상기 응답-측정 신호가 동일한 안테나(11)를 통해 송신 또는 수신되는 것을 특징으로 하는, 센서를 사용하는 측정 변수의 원격 검출 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 응답-측정 신호가 충분히 수신되지 않으면, 상기 문의-측정 신호의 주파수가 변경되는 것을 특징으로 하는, 센서를 사용하는 측정 변수의 원격 검출 방법.
  17. 제 10 항에 따른 센서 시스템을 위한 문의 유닛에 있어서,
    상기 문의 유닛은 문의-무선 신호의 발생을 위한 발진기(13,14)를 포함하고, 상기 신호는 제 1 주파수(fM)의 문의-측정 신호로 변조된 제 2 주파수(fT)의 문의-반송파 신호를 포함하고, 및
    상기 문의-무선 신호의 송출과 상기 센서중 하나로부터 응답-무선 신호의 수신을 위한 공동 안테나(11)를 포함하고, 상기 문의 유닛은 응답-무선 신호를 수신하기 위해, 상기 문의-무선 신호의 송출을 중단하는 것을 특징으로 하는, 센서 시스템을 위한 문의 유닛.
  18. 제 10 항에 따른 센서 시스템을 사용하는 측정 변수의 원격 검출 방법에 있어서,
    센서의 2개의 발진기(3, 5)가 문의-무선 신호에 의해 여기되고, 상기 문의-무선 신호는 제 1 주파수(fM)의 문의-측정 신호로 제 2 주파수(fT)의 변조된 문의-반송파 신호를 포함하고, 상기 센서에 의해 송출된 응답-무선 신호가 수신되어 평가되고, 상기 응답-무선 신호는 제 1 발진기(5)의 공진 주파수의 응답-측정 신호에 의해 변조된 제 2 발진기(3)의 공진 주파수의 응답-반송파 신호를 포함하고, 상기 응답-무선 신호의 수신을 위해 상기 문의-반송파 신호의 송신이 중단되는 것을 특징으로 하는, 센서 시스템을 사용하는 측정 변수의 원격 검출 방법.
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