WO2020022925A1 - Passive wireless surface acoustic wave magnetic field sensor - Google Patents

Passive wireless surface acoustic wave magnetic field sensor Download PDF

Info

Publication number
WO2020022925A1
WO2020022925A1 PCT/RU2018/000502 RU2018000502W WO2020022925A1 WO 2020022925 A1 WO2020022925 A1 WO 2020022925A1 RU 2018000502 W RU2018000502 W RU 2018000502W WO 2020022925 A1 WO2020022925 A1 WO 2020022925A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
idt
impedance
magnitude
acoustic channel
magnetic induction
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000502
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич КАЛИНИН
Геворк Яковлевич КАРАПЕТЬЯН
Василий Олегович КИСЛИЦЫН
Original Assignee
Научно-Технический Центр "Радиотехнических Устройств И Систем" С Ограниченной Ответственностью
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Технический Центр "Радиотехнических Устройств И Систем" С Ограниченной Ответственностью filed Critical Научно-Технический Центр "Радиотехнических Устройств И Систем" С Ограниченной Ответственностью
Priority to PCT/RU2018/000502 priority Critical patent/WO2020022925A1/en
Priority to RU2021105019A priority patent/RU2758341C1/en
Publication of WO2020022925A1 publication Critical patent/WO2020022925A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14502—Surface acoustic wave [SAW] transducers for a particular purpose
    • H03H9/14505—Unidirectional SAW transducers

Definitions

  • the invention relates to passive piezoelectric sensors intended for remote wireless monitoring over the air of various physical quantities, in particular magnetic induction of an electromagnetic field.
  • SAWs surface acoustic waves
  • the sound duct with IDT on the working surface is a delay line, which is included in the feedback circuit of the amplifier and is an electric oscillator, the frequency of which depends on the temperature or the magnitude of the strain of the sound duct [1].
  • the signal from the transmitter using a transmitting antenna connected to the generator is transmitted to the receiving device, which performs remote monitoring.
  • the device of another sensor [2] is similar, only between the IDT there is a film that can selectively absorb various substances. In this case, the sensor can monitor the appearance of various substances. In this case, the housing cannot be made airtight, which reduces the reliability of the sensor, since various aggressive substances can destroy the metal film of which the IDT is made.
  • the senor since the sensor includes an amplifier, the sensor needs a power source that must be changed periodically and which may fail (discharge) at an unexpected time, which reduces the reliability of the sensor.
  • the presence of semiconductor elements in the amplifier can lead to its failure in the presence of ionizing radiation, which also reduces the reliability of the sensor.
  • one of the IDT is unidirectional and loaded on a transceiver antenna located outside the sealed housing, and the other IDT is made with split pins and loaded on the impedance, the value of which depends on the physical impact, the value of which must be monitored and which is located outside the sealed enclosure, and the impedance value may be sensitive to temperature, pressure, humidity, ionizing radiation uw, electromagnetic radiation, the presence of various substances (see [3] RF patent NS2296950, IPC G01 D 5/00, publ. 10.04.2007).
  • the reflection coefficient depends on the magnitude of the impedance, the magnitude of which depends on the measured physical quantity. Since the housing is sealed, the IDT and the substrate are isolated from the environment, which increases the reliability of the sensor. The absence of semiconductor elements in the sensor makes this sensor insensitive to ionizing radiation. The lack of a power source allows you to place this sensor in hard-to-reach places only once.
  • the sensor is polled using a reader that sends a polling electromagnetic pulse, which is received by the sensor antenna and converted into surface acoustic waves (SAWs), which, reflected from the reflective IDT, are received and received by the IDT and converted again into the electromagnetic signal received by the reader receiver.
  • SAWs surface acoustic waves
  • the magnitude of this signal obviously, depends on the reflection coefficient, which, in turn, depends on the magnitude of the impedance loaded on the reflective IDT.
  • This impedance in turn, depends on the measured physical quantity, for example, the magnitude of the magnetic field induction.
  • the amplitude of the pulse received by the reader will depend not only on the reflection coefficient, and, consequently, on the impedance value, but also on the distances and relative positions of the sensor and reader antennas, which can lead to significant errors in measuring the magnetic field induction and is a significant drawback of this sensor .
  • the closest analogue of the claimed invention taken as a prototype, is a sensor of physical quantities on surface acoustic waves (see [4] RF patent NS2387051, IPC H01 L 41/107, G01 D 5/12, published on 04/20/2010).
  • This IDT is not connected to any impedance.
  • the reflection coefficient from it remains constant all the time. Then the reflection coefficient of the surfactant from the reflective IDT loaded on the impedance is measured relative to the reflection coefficient of the reflective IDT located on the other side of the transceiver IDT.
  • the amplitudes of the pulses received by the reader which are caused by SAW reflections from both reflective IDTs, although they will depend on the distance between the reader and the sensor, their ratio will not depend on this distance and will be determined only by a change in the reflectance of the reflective IDT loaded on impedance, the value which is sensitive to a magnetic field.
  • the disadvantage of this sensor is that with slight changes in reflection coefficient due to of the magnetic field, the ratio of the amplitudes of the pulses received by the reader will change very weakly, which will make it impossible to determine the magnetic field induction in a real interference environment and will reduce the sensitivity of the sensor and the accuracy of the measurement of magnetic induction.
  • the task of the claimed invention is to provide a sensor devoid of the disadvantages indicated in the analogues and prototype.
  • the technical result of the claimed invention is to increase the sensitivity and increase the accuracy of measuring the magnetic induction of the electromagnetic field.
  • the impedance is made in the form of series-connected inductors with a core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the external magnetic induction electromagnetic field, tuning capacitor and capacitor, the capacity of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field.
  • the impedance is made in the form of series-connected inductors with a ferrite core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field and the tuning capacitor.
  • the impedance is made in the form of series-connected inductors, the inductance of which does not depend on the magnitude of the magnetic induction, tuning capacitor and membrane capacitor, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field.
  • FIG. 1 - design of a magnetic field sensor.
  • FIG. 2 is the frequency dependence of the parameter S11 of the measuring acoustic channel of the sensor when an impedance, depending on the magnitude of the magnetic field, is connected to the reflective IDT.
  • the solid line is there is no magnetic field
  • the dashed line is the magnetic field with a magnetic field of 0.2 T
  • Parameter S11 is the ratio of the amplitude of the electromagnetic wave reflected from the antenna of the sensor to the amplitude incident on this electromagnetic wave antenna).
  • FIG. 3 impulse response of the measuring acoustic channel of the sensor when the impedance, depending on the magnitude of the magnetic field, is connected to the reflective IDT.
  • the solid line indicates that there is no magnetic field; the dashed line indicates the magnetic field with a magnetic field of 0.2 T.
  • FIG. 4 frequency dependence of the parameter S11 of the measuring acoustic channel of the sensor, when the impedance, consisting of series-connected inductors with a ferrite core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field and the tuning capacitor, is connected to its transceiver IDT.
  • FIG. 5 frequency dependence of parameter S11 of the acoustic reference channel of the sensor.
  • FIG. 6 pulse response of the sensor, in which the magnetic permeability of the core of the impedance inductance coil depends on the magnitude of the magnetic field induction.
  • FIG. 7 dependence of the magnetic field induction on the distance to the pole of the permanent magnet.
  • FIG. 8 design of a membrane capacitor.
  • FIG. 9 dependence of the reflection coefficient of the surfactant from the reflective IDT on the capacitance of the membrane capacitor.
  • Figure 10 frequency dependence of the parameter S11 of the sensor antenna to which the transceiver IDT of the measuring acoustic channel is connected, connected to an impedance consisting of series-connected inductors, the inductance of which does not depend on the magnitude of the magnetic induction, tuning capacitor and membrane capacitor, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic induction.
  • FIG. 11 pulse response of the sensor, in which the capacitance of the membrane impedance membrane capacitor depends on the magnetic field.
  • FIG. 4 in the absence of a magnetic field
  • 16 is a line in FIG. 6 shows the pulse reflected from the antenna of the sensor connected to the transceiver IDT in the reference acoustic channel, due to the reflection of the SAW from the reflective IDT in the reference acoustic channel
  • 17 is a line in FIG.
  • a passive wireless sensor (see Fig. 1) contains a piezoelectric sound duct 1, on the polished surface of which in the reference acoustic channel there is a transceiver IDT 2, which is connected through the terminals 3 in a sealed enclosure 4 to a transceiver antenna 5 of the reference acoustic channel.
  • Reflective IDT 6 is located in one acoustic channel with transceiver IDT 2.
  • the transceiver IDT 7 in the measuring acoustic channel is connected through the leads in a sealed enclosure to the transceiver antenna 8 of the measuring acoustic channel and to the impedance. In this case, several options for the implementation of the impedance.
  • the first option when the impedance is made in the form of series-connected inductors 9 with a core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field, tuning capacitor 10 and capacitor 11, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field.
  • the second option when the impedance is made in the form of series-connected inductors 9 with a ferrite core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction and the tuning capacitor 10.
  • the third option when the impedance is made in the form of series-connected inductors 9, the inductance of which does not depend on the value magnetic induction, trimmer capacitor 10 and membrane capacitor 1 1 (Fig.
  • Reflective IDT 12 is located in one acoustic channel with transceiver IDT 7, i.e. in the measuring acoustic channel.
  • the distance between the IDTs in the measuring acoustic channel differs from the distance between the IDTs in the reference acoustic channel by at least Nl, where l is the length of the surfactant at the center frequency of the IDTs located in the reference acoustic channel, N is the IDT size along the propagation direction of the surfactant in surfactant lengths (l), all IDTs are unidirectional, and the difference in the center frequencies of IDTs in different acoustic channels is at least fo / N, where a large f 0 is the center frequency in the reference acoustic channel.
  • the sensor operates as follows.
  • Two pulsed radio signals with the same relative frequency band and with central frequencies corresponding to the center frequencies of the IDT in different acoustic channels are sent to the sensor from the reader via radio channel. These radio signals are received by antennas 5 and 8. Then they are converted by transceiver IDTs 2 and 7 into acoustic surfactant signals, which propagate through the piezoelectric sound duct 1 and are reflected from reflective IDTs 6 and 12. Further, these surfactant signals (pulses) are transmitted to transceiver IDTs 2 and 7 are again converted into radio signals and transmitted to the reader via a radio channel.
  • the reflective IDT 6 and the transceiver IDT 2 are not connected to the impedance, the magnitude of which depends on the magnetic induction of the external electromagnetic field. Therefore, the amplitude reflected from the sensor through the antenna 5 of the radio signal will not depend on the magnetic induction of an external electromagnetic field.
  • the impedance Since the impedance is connected to the transceiver IDT 7, which changes the transmission coefficient of the IDT 7, the amplitude of the SAW pulses will depend on the magnitude of the impedance connected to the IDT 7.
  • the surfactants reflected from the reflective IDT 12 are again fed to the transceiver IDT 7, to which it is connected impedance, and the gain of which depends on the magnitude of this impedance. That is, the impedance affects the amplitude of the radio pulse reflected from the sensor twice: when the radio pulse is received from the reader and when it is re-emitted after the SAW conversion.
  • Figures 2 and 3 show that when the impedance connected to the reflecting IDR of the measuring acoustic channel of the sensor is affected by a magnetic field with an induction of 0.2 T, the frequency and time dependences hardly change (as in the prototype), while when the impedance is connected to the receiver - to the transmitting IDT of the measuring acoustic channel, the change in the parameter S11 and the impulse response will be significant (Fig. 4, curves 13, 14 and Fig. 6, curves 17.18).
  • the impedance may consist of series-connected inductors with a core 9, the magnetic permeability of which may depend on the magnitude of the induction of the magnetic field, the tuning capacitor 10 and the capacitor 11, the capacity of which can also depend on the magnitude of the induction of the magnetic field.
  • the capacitance of the tuning capacitor 10 is selected so that in the frequency dependence of the parameter S11 the peak-to-peak TM is maximum, which will lead to the maximum amplitude of the pulse reflected from the sensor.
  • the change in impedance is due to a change in the inductance of the coil 9 due to a change in the magnetic permeability of the core because the inductance is proportional to the magnetic permeability of the core. Since the magnetic permeability varies significantly with magnetic saturation, a change in impedance, which leads to a noticeable change in the reflection coefficient of the read pulse from the sensor, occurs at sufficiently large values of magnetic induction (tenths of a tesla).
  • the impedance can also consist of series-connected inductors 9, the inductance of which is not dependent on magnetic induction, trimming capacitor 10 and membrane capacitor 11, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic induction. Since under the influence of a magnetic field the elastic membrane 24 (Fig. 8) is deformed due to the magnetic material 25 attached to it, this leads to a change in the distance between the membrane extreme and central electrodes 23 and 22, and, consequently, to a change in the capacitance of the capacitor and the impedance connected to IDT 7.
  • the magnitude of the magnetic induction which will lead to a noticeable change in the impedance, will depend on the elasticity of the membrane and can be significantly less than when magnetically sensitive element
  • the pulses reflected from the sensor will not overlap, since the delays of the reflected signals from parallel acoustic channels (through antennas 5 and 8) will differ by an amount equal to twice the propagation time of the surfactant under the IDT 2, and the duration of the interrogating radio pulse does not exceed the propagation time of the surfactant under the IDT 2.
  • antennas 5 and 8 also do not overlap (see FIGS. 4 and 5). Therefore, antennas 5 and 8 will not affect each other and the communication through them between the transceiver IDTs in parallel acoustic channels will be negligible. This will lead to the fact that the amplitudes of the radio pulses reflected from the sensor will be larger compared to the case when the transceiver IDTs in parallel acoustic channels would be connected to one antenna.
  • IDTs Since all IDTs are unidirectional, the SAW will be emitted mainly in the direction of reflective IDTs, which will lead to a decrease in losses on the conversion of surfactant pulses to radio pulses, and, consequently, to an increase in the reading range of sensors by the reader.
  • Unidirectional IDTs are preferable to be manufactured with internal reflectors, where the gaps and widths of the electrodes did not differ much from a quarter of the length of the surfactant (see [6] RF patent Ns2195069, IPC NOZN 9/145, publ. 12/20/2002) to make it possible to increase the operating frequency range and reduce the size of the antennas.
  • the Obzor-103 complex transmission coefficient meter (IKK) was used, which provides transmission and reception of radio pulses with linear frequency modulation lasting 0.3-10 seconds with a frequency accuracy of 1 Hz, and the time characteristics were obtained as Fourier transform frequency dependences of the parameter S11 [5].
  • the piezoelectric sound pipe 1 was a substrate of lithium niobate YX / 128 0 cut.
  • Unidirectional IDTs 2, 6 and IDTs 7, 12, respectively, were located on the polished surface of this substrate in parallel acoustic channels.
  • the IDT of the reference acoustic channel 2, 6 had a center frequency of 107.5 MG c, and the IDT of the measuring acoustic channel 7, 12 was 97 MG c.
  • the frequency dependence of the parameter S11 noticeably changes (Fig. 4).
  • the Fourier transform of the frequency dependences of the parameters S11 gives the full pulse response of the sensor (Fig. 6). This response clearly shows that the amplitude of the pulse reflected from the sensor in a magnetic field decreases 2.7 times.
  • the inductor was made of a plastic cylinder with a diameter of 6 mm with a ferrite core and contained 6 turns of a copper conductor with a diameter of 0.2 mm.
  • an inductance inductor was used as impedance, the inductance of which is independent of the magnetic field, a tuning capacitor and a membrane capacitor, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic field induction.
  • the membrane capacitor was a base 21 on the surface of which there is a central electrode 22 and extreme electrodes 23, which are connected to the membrane electrode 24, on which the magnetic material 25 is fixed (Fig. 8). Under the influence of a magnetic field, this material moved, which led to a change in the distance between the membrane electrode 24 and the central electrode 22, and, consequently, to a change in the capacitance of the membrane capacitor. This led to a change in the impedance value, and hence to a change in the IDT transmission coefficient 7 (Fig.
  • FIG. Figure 9 shows the dependence of the reflection coefficient of a surfactant on IDT when its impedance is a series-connected inductance coil and capacitance. It is clearly seen that, in a certain range of capacities, the reflection coefficient of IDT changes by almost 2 times. It follows that when the capacitance in the impedance connected to the transceiver IDT 7 (Fig. 1) changes, this change will be even greater, as mentioned above, when it came to the effect of impedance on the transceiver IDT.
  • the membrane capacitor Fig.
  • FIG. 10 shows that the parameter S1 1 of the antenna in the measuring acoustic channel (curves 27 and 28) changes significantly when the capacitor 1 1 (Fig. 1) is exposed to a magnetic field with an induction of 0.01 T, which is much more sensitive than in the previous case, when under the influence of a magnetic field, the inductance changed.
  • the magnitude of the pulse reflected from the sensor changes by more than two times (curves 30 and 31 in Fig. 11) when the permanent magnet is brought to the capacitor by a distance of 13 mm, and the reference pulse 29 does not change.

Abstract

A passive wireless surface acoustic wave (SAW) sensor for remotely monitoring via a radio channel the magnetic induction of an electromagnetic field. On the working surface of a piezoelectric sound duct, parallel to a first acoustic channel which is a measuring channel, there is a second reference acoustic channel containing: another transmitting and receiving interdigital transducer which is connected via contacts in a housing to another antenna; and a reflecting interdigital transducer, wherein an impedance is connected via contacts in the housing to a transmitting and receiving interdigital transducer disposed in the measuring acoustic channel, the distance between the interdigital transducers in the parallel measuring and reference acoustic channels differs by not less than Νλ, where λ is the length of a SAW on the carrier frequency of the interdigital transducer disposed in the reference acoustic channel, and N is the size of the interdigital transducer along the direction of propagation of the SAW in SAW lengths (λ), and all of the interdigital transducers are unidirectional, wherein the difference in the carrier frequencies of the interdigital transducers in the different acoustic channels is not less than fo/N, where the larger fo is the carrier frequency of the interdigital transducer in the reference acoustic channel.

Description

ПАССИВНЫЙ БЕСПРОВОДНЫЙ ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ  PASSIVE WIRELESS MAGNETIC FIELD SENSOR ON SURFACE ACOUSTIC WAVES
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к пассивным пьезоэлектрическим датчикам, предназначенным для дистанционного беспроводного контроля по радиоканалу различных физических величин, в частности магнитной индукции электромагнитного поля. The invention relates to passive piezoelectric sensors intended for remote wireless monitoring over the air of various physical quantities, in particular magnetic induction of an electromagnetic field.
Уровень техники  State of the art
Известны датчики на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащие корпус, внутри которого расположен пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого расположены два встречно-штыревых преобразователя (ВШП) и акустопоглотитель, нанесенный на торцы звукопровода (см. [1] Dias J.F. Hewlett-Packard J. - 1981 / - V.32, N 12. - P.21-37.; см. [2] патент РФ Ns2132584, МПК H01 L 41/18, опубл. 27.06.1999). В одном из датчиков звукопровод с ВШП на рабочей поверхности представляет собой линию задержки, которая включается в цепь обратной связи усилителя и представляет собой генератор электрических колебаний, частота которого зависит от температуры или от величины деформации звукопровода [1]. Сигнал отдатчика с помощью передающей антенны, подсоединенной к генератору, передается на приемное устройство, которое и осуществляет дистанционный контроль. Устройство другого датчика [2] аналогично, только между ВШП расположена пленка, которая может избирательно поглощать различные вещества. В этом случае датчик может контролировать появления различных веществ. При этом корпус не может быть сделан герметичным, что снижает надежность датчика, так как различные агрессивные вещества могут разрушать металлическую пленку, из которой сделаны ВШП. Так как в состав датчика входит усилитель, то датчику необходим источник питания, который необходимо периодически менять и который может отказать (разрядиться) в непредусмотренное для этого время, что снижает надежность датчика. Кроме того, наличие в усилителе полупроводниковых элементов может привести к выходу его из строя при наличии ионизирующего излучения, что также понижает надежность датчика.  Sensors based on surface acoustic waves (SAWs) are known, containing a housing inside which a piezoelectric sound duct is located, on the working surface of which there are two interdigital transducers (IDT) and an acoustic absorber deposited on the ends of the sound duct (see [1] Dias JF Hewlett-Packard J. - 1981 / - V.32, N 12. - P.21-37 .; see [2] RF patent Ns2132584, IPC H01 L 41/18, publ. 06/27/1999). In one of the sensors, the sound duct with IDT on the working surface is a delay line, which is included in the feedback circuit of the amplifier and is an electric oscillator, the frequency of which depends on the temperature or the magnitude of the strain of the sound duct [1]. The signal from the transmitter using a transmitting antenna connected to the generator is transmitted to the receiving device, which performs remote monitoring. The device of another sensor [2] is similar, only between the IDT there is a film that can selectively absorb various substances. In this case, the sensor can monitor the appearance of various substances. In this case, the housing cannot be made airtight, which reduces the reliability of the sensor, since various aggressive substances can destroy the metal film of which the IDT is made. Since the sensor includes an amplifier, the sensor needs a power source that must be changed periodically and which may fail (discharge) at an unexpected time, which reduces the reliability of the sensor. In addition, the presence of semiconductor elements in the amplifier can lead to its failure in the presence of ionizing radiation, which also reduces the reliability of the sensor.
Устранить указанные недостатки позволяет устройство, в котором корпус выполнен герметичным, один из ВШП является однонаправленным и нагружен на приемо- передающую антенну, расположенную вне герметичного корпуса, а другой ВШП выполнен с расщепленными штырями и нагружен на импеданс, значение которого зависит от того физического воздействия, величину которого необходимо проконтролировать и который расположен вне герметичного корпуса, а величина импеданса может быть чувствительна к температуре, давлению, влажности, ионизирующему излучению, электромагнитному излучению, наличию различных веществ (см. [3] патент РФ NS2296950, МПК G01 D 5/00, опубл. 10.04.2007). To eliminate these shortcomings allows the device in which the housing is sealed, one of the IDT is unidirectional and loaded on a transceiver antenna located outside the sealed housing, and the other IDT is made with split pins and loaded on the impedance, the value of which depends on the physical impact, the value of which must be monitored and which is located outside the sealed enclosure, and the impedance value may be sensitive to temperature, pressure, humidity, ionizing radiation uw, electromagnetic radiation, the presence of various substances (see [3] RF patent NS2296950, IPC G01 D 5/00, publ. 10.04.2007).
В данном устройстве коэффициент отражения зависит от величины импеданса, величина которого зависит от измеряемой физической величины. Так как корпус герметичный, ВШП и подложка изолированы от окружающей среды, что повышает надежность датчика. Отсутствие в датчике полупроводниковых элементов делает этот датчик малочувствительным к ионизирующему излучению. Отсутствие источника питания позволяет располагать данный датчик в труднодоступных местах лишь однажды. Опрос датчика производится с помощью считывателя, посылающего опрашивающий электромагнитный импульс, который принимается антенной датчика и преобразуется в поверхностные акустические волны (ПАВ), которые, отражаясь от отражательного ВШП, принимаются приемо-передающим ВШП и снова преобразуются в электромагнитный сигнал, который принимается приемником считывателя. Величина этого сигнала, очевидно, зависит от коэффициента отражения, который, в свою очередь, зависит от величины импеданса, нагруженного на отражательный ВШП. Этот импеданс, в свою очередь, зависит от измеряемой физической величины, например, величины индукции магнитного поля. Таким образом, по величине отраженного от датчика импульса можно судить об измеряемой величине магнитной индукции. Однако амплитуда принятого считывателем импульса будет зависеть не только от коэффициента отражения, а, следовательно, и величины импеданса, но и от расстояний и взаимного расположения антенн датчика и считывателя, что может привести к значительным ошибкам при измерении индукции магнитного поля и является существенным недостатком данного датчика.  In this device, the reflection coefficient depends on the magnitude of the impedance, the magnitude of which depends on the measured physical quantity. Since the housing is sealed, the IDT and the substrate are isolated from the environment, which increases the reliability of the sensor. The absence of semiconductor elements in the sensor makes this sensor insensitive to ionizing radiation. The lack of a power source allows you to place this sensor in hard-to-reach places only once. The sensor is polled using a reader that sends a polling electromagnetic pulse, which is received by the sensor antenna and converted into surface acoustic waves (SAWs), which, reflected from the reflective IDT, are received and received by the IDT and converted again into the electromagnetic signal received by the reader receiver. The magnitude of this signal, obviously, depends on the reflection coefficient, which, in turn, depends on the magnitude of the impedance loaded on the reflective IDT. This impedance, in turn, depends on the measured physical quantity, for example, the magnitude of the magnetic field induction. Thus, by the magnitude of the pulse reflected from the sensor, one can judge the measured value of the magnetic induction. However, the amplitude of the pulse received by the reader will depend not only on the reflection coefficient, and, consequently, on the impedance value, but also on the distances and relative positions of the sensor and reader antennas, which can lead to significant errors in measuring the magnetic field induction and is a significant drawback of this sensor .
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения, взятым за прототип, является датчик физических величин на поверхностных акустических волнах (см. [4] патент РФ NS2387051 , МПК H01 L 41/107, G01 D 5/12, опубл. 20.04.2010). На расстоянии отличном от расстояния между приемо-передающим и отражательным ВШП, но с другой стороны приемо-передающего ВШП располагают еще один отражательный ВШП. Этот ВШП не подсоединяется к какому-либо импедансу. Коэффициент отражения от него все время остается постоянным. Тогда коэффициент отражения ПАВ от отражательного ВШП, нагруженного на импеданс измеряется относительно коэффициента отражения отражательного ВШП, находящегося с другой стороны приемо-передающего ВШП. Тогда амплитуды импульсов, принятых считывателем, которые обусловлены отражениями ПАВ от обоих отражательных ВШП, хотя и будут зависеть от расстояния между считывателем и датчиком, их отношение от этого расстояния зависеть не будет и будет определяться только изменением коэффициента отражения отражательного ВШП, нагруженного на импеданс, величина которого чувствительна к магнитному полю. Недостатком данного датчика является, то что при слабых изменениях коэффициента отражения из-за магнитного поля отношение амплитуд импульсов, принятых считывателем, будет изменятся очень слабо, что сделает невозможным определение индукции магнитного поля в условиях реальной помеховой обстановки и понизит чувствительность датчика и точность измерения магнитной индукции. The closest analogue of the claimed invention, taken as a prototype, is a sensor of physical quantities on surface acoustic waves (see [4] RF patent NS2387051, IPC H01 L 41/107, G01 D 5/12, published on 04/20/2010). At a distance other than the distance between the transceiver and reflective IDT, but on the other side of the transceiver IDT, there is another reflective IDT. This IDT is not connected to any impedance. The reflection coefficient from it remains constant all the time. Then the reflection coefficient of the surfactant from the reflective IDT loaded on the impedance is measured relative to the reflection coefficient of the reflective IDT located on the other side of the transceiver IDT. Then the amplitudes of the pulses received by the reader, which are caused by SAW reflections from both reflective IDTs, although they will depend on the distance between the reader and the sensor, their ratio will not depend on this distance and will be determined only by a change in the reflectance of the reflective IDT loaded on impedance, the value which is sensitive to a magnetic field. The disadvantage of this sensor is that with slight changes in reflection coefficient due to of the magnetic field, the ratio of the amplitudes of the pulses received by the reader will change very weakly, which will make it impossible to determine the magnetic field induction in a real interference environment and will reduce the sensitivity of the sensor and the accuracy of the measurement of magnetic induction.
Сущность изобретения  SUMMARY OF THE INVENTION
Задачей заявленного изобретения является создании датчика, лишенного указанных в аналогах и прототипе недостатков.  The task of the claimed invention is to provide a sensor devoid of the disadvantages indicated in the analogues and prototype.
Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение чувствительности и повышение точности измерения магнитной индукции электромагнитного поля.  The technical result of the claimed invention is to increase the sensitivity and increase the accuracy of measuring the magnetic induction of the electromagnetic field.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет пассивного беспроводного датчика дистанционного контроля по радиоканалу величины магнитной индукции электромагнитного поля на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащего герметичный корпус, внутри которого расположен пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого в первом акустическом канале расположены приемопередающий встречно-штыревой преобразователь (ВШП), нагруженный на антенну через выводы в корпусе, которая расположена вне герметичного корпуса, отражательный ВШП, и расположенный вне герметичного корпуса импеданс, величина которого чувствительна к измеряемой величине магнитной индукции, при этом на рабочей поверхности пьезоэлектрического звукопровода, параллельно первому акустическому каналу, который является измерительным, введен второй - опорный акустический канал, где расположены еще один приемо-передающий ВШП соединенный через выводы в корпусе с другой антенной и отражательный ВШП, причем импеданс через выводы в корпусе подсоединен к приемо-передающему ВШП, находящемуся в измерительном акустическом канале, при этом расстояние между ВШП в параллельных измерительном и опорном акустических каналах отличаются на величину не менее чем на Nl, где l - длина ПАВ на центральной частоте ВШП, расположенного в опорном акустическом канале, N - размер ВШП вдоль направления распространения ПАВ в длинах ПАВ (l), все ВШП выполнены однонаправленными, причем разность центральных частот ВШП в разных акустических каналах составляет не менее о/N, где большая /о - центральная частота ВШП в опорном акустическом канале.  The problem is solved, and the technical result is achieved due to a passive wireless sensor for remote control over the radio channel of the magnetic induction of the electromagnetic field on surface acoustic waves (SAW), containing a sealed enclosure, inside which there is a piezoelectric sound duct, on the working surface of which in the first acoustic channel there are transceiver interdigital transducer (IDT) loaded on the antenna through the findings in the housing, which is located outside a sealed enclosure, reflective IDT, and an impedance located outside the sealed enclosure, the magnitude of which is sensitive to the measured magnitude of the magnetic induction, while on the working surface of the piezoelectric sound duct, parallel to the first acoustic channel, which is the measuring one, a second reference acoustic channel is introduced, where one more transceiver IDT connected through the findings in the case with another antenna and reflective IDT, and the impedance through the conclusions in the case is connected to the transceiver the IDT located in the measuring acoustic channel, the distance between the IDTs in the parallel measuring and reference acoustic channels differ by at least Nl, where l is the length of the surfactant at the center frequency of the IDT located in the reference acoustic channel, N is the IDT size along the direction of propagation of the surfactant in the lengths of the surfactant (l), all IDTs are made unidirectional, and the difference in the central frequencies of IDTs in different acoustic channels is not less than o / N, where large / o is the central frequency of IDTs in the acoustic reference channel.
Также технический результат достигается за счет того, что однонаправленные ВШП выполнены с внутренними отражателями.  Also, the technical result is achieved due to the fact that unidirectional IDTs are made with internal reflectors.
Также технический результат достигается за счет того, что импеданс выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности с сердечником, магнитная проницаемость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля, подстроечного конденсатора и конденсатора, емкость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля. Also, the technical result is achieved due to the fact that the impedance is made in the form of series-connected inductors with a core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the external magnetic induction electromagnetic field, tuning capacitor and capacitor, the capacity of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field.
Также технический результат достигается за счет того, что импеданс выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности с ферритовым сердечником, магнитная проницаемость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля и подстроечного конденсатора.  Also, the technical result is achieved due to the fact that the impedance is made in the form of series-connected inductors with a ferrite core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field and the tuning capacitor.
Также технический результат достигается за счет того, что импеданс выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности, индуктивность которой не зависит от величины магнитной индукции, подстроечного конденсатора и мембранного конденсатора, емкость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля.  Also, the technical result is achieved due to the fact that the impedance is made in the form of series-connected inductors, the inductance of which does not depend on the magnitude of the magnetic induction, tuning capacitor and membrane capacitor, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field.
Краткое описание чертежей  Brief Description of the Drawings
Фиг. 1 - конструкция датчика магнитного поля.  FIG. 1 - design of a magnetic field sensor.
Фиг. 2 - частотная зависимость параметра S11 измерительного акустического канала датчика, когда импеданс, зависящий от величины магнитного поля, подсоединен к отражательному ВШП. Сплошная линия - магнитного поля нет, пунктирная линия - магнитное поле есть с величиной магнитного поля 0,2Т (Параметр S11 - это отношение амплитуды отраженной от антенны датчика электромагнитной волны к амплитуде, падающей на эту антенну электромагнитной волны).  FIG. 2 is the frequency dependence of the parameter S11 of the measuring acoustic channel of the sensor when an impedance, depending on the magnitude of the magnetic field, is connected to the reflective IDT. The solid line is there is no magnetic field, the dashed line is the magnetic field with a magnetic field of 0.2 T (Parameter S11 is the ratio of the amplitude of the electromagnetic wave reflected from the antenna of the sensor to the amplitude incident on this electromagnetic wave antenna).
Фиг. 3 - импульсный отклик измерительного акустического канала датчика, когда импеданс, зависящий от величины магнитного поля, подсоединен к отражательному ВШП. Сплошная линия - магнитного поля нет, пунктирная линия - магнитное поле есть с величиной магнитного поля 0,2 Т.  FIG. 3 - impulse response of the measuring acoustic channel of the sensor when the impedance, depending on the magnitude of the magnetic field, is connected to the reflective IDT. The solid line indicates that there is no magnetic field; the dashed line indicates the magnetic field with a magnetic field of 0.2 T.
Фиг. 4 - частотная зависимость параметра S11 измерительного акустического канала датчика, когда импеданс, состоящий из последовательно соединенных катушки индуктивности с ферритовым сердечником, магнитная проницаемость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля и подстроечного конденсатора, подсоединен к его приемо-передающему ВШП.  FIG. 4 - frequency dependence of the parameter S11 of the measuring acoustic channel of the sensor, when the impedance, consisting of series-connected inductors with a ferrite core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field and the tuning capacitor, is connected to its transceiver IDT.
Фиг. 5 - частотная зависимость параметра S11 опорного акустического канала датчика.  FIG. 5 - frequency dependence of parameter S11 of the acoustic reference channel of the sensor.
Фиг. 6 - импульсный отклик датчика, в котором магнитная проницаемость сердечника катушки индуктивности импеданса зависит от величины индукции магнитного поля.  FIG. 6 - pulse response of the sensor, in which the magnetic permeability of the core of the impedance inductance coil depends on the magnitude of the magnetic field induction.
Фиг. 7 - зависимость индукции магнитного поля от расстояния до полюса постоянного магнита.  FIG. 7 - dependence of the magnetic field induction on the distance to the pole of the permanent magnet.
Фиг. 8 - конструкция мембранного конденсатора. Фиг. 9 - зависимость коэффициента отражения ПАВ от отражательного ВШП от емкости мембранного конденсатора. FIG. 8 - design of a membrane capacitor. FIG. 9 - dependence of the reflection coefficient of the surfactant from the reflective IDT on the capacitance of the membrane capacitor.
Фиг.10 - частотная зависимость параметра S11 антенны датчика, к которой подсоединен приемо-передающий ВШП измерительного акустического канала, подсоединенный к импедансу, состоящему из последовательно соединенных катушки индуктивности, индуктивность которой не зависит от величины магнитной индукции, подстроечного конденсатора и мембранного конденсатора, емкость которого зависит от величины магнитной индукции.  Figure 10 - frequency dependence of the parameter S11 of the sensor antenna to which the transceiver IDT of the measuring acoustic channel is connected, connected to an impedance consisting of series-connected inductors, the inductance of which does not depend on the magnitude of the magnetic induction, tuning capacitor and membrane capacitor, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic induction.
Фиг. 11 - импульсный отклик датчика, в котором от магнитного поля зависит емкость мембранного конденсатора импеданса.  FIG. 11 - pulse response of the sensor, in which the capacitance of the membrane impedance membrane capacitor depends on the magnetic field.
На Фигурах обозначены следующие позиции:  The following positions are indicated in the Figures:
1 - пьезоэлектрический звукопровод, 2 - приемо-передающий ВШП в опорном акустическом канале, 3 - выводы корпуса, 4 - герметичный корпус датчика, 5 - антенна опорного акустического канала, 6 - отражательный ВШП в опорном акустическом канале, 7 - приемо-передающий ВШП в измерительном акустическом канале, 8 - антенна измерительного акустического канала, 9 - катушка индуктивности с сердечником, 10 - подстроечный конденсатор, 11 - конденсатор, емкость которого может зависеть от величины магнитной индукции внешнего магнитного поля, 12 - отражательный ВШП в измерительном акустическом канале; 13- пунктирная линия на фиг. 4 при отсутствии магнитного поля; 14 - сплошная линия на фиг. 4 при магнитной индукции поля В=0, 1 Т; 15- линия на фиг. 5 при отсутствии и наличии магнитного поля В=0, 1 Т; 16- линия на фиг. 6 показывающая импульс, отраженный от антенны датчика, подсоединенной к приемо-передающему ВШП в опорном акустическом канале, обусловленный отражением ПАВ от отражательного ВШП в опорном акустическом канале; 17- линия на фиг. б показывающая импульс, отраженный от антенны датчика, которая соединена с ВШП, подсоединенного к импедансу, обусловленный отражением ПАВ от отражательного ВШП в измерительном акустическом канале в отсутствии магнитного поля; 18- линия на фиг. 6 показывающая импульс, отраженный от антенны датчика, которая соединена с ВШП, подсоединенного к импедансу обусловленный отражением ПАВ от отражательного ВШП в измерительном акустическом канале при магнитной индукции В=0,2 Т; 19 - линия показывающая N-полюс магнита; 20 - линия показывающая S-полюс магнита; 21 - основание мембранного конденсатора; 22 - центральный электрод; 23 - крайние электроды; 24 - упругая мембрана; 25 - магнитный материал; 26 - линия на фиг. 9 показывающая зависимость коэффициента отражения ПАВ от отражательного ВШП от емкости мембранного конденсатора; 27 - линия на фиг. 10 при магнитной индукции В=0,02 Т; 28 - линия на фиг. 10 в отсутствии магнитного поля; 29 - импульс, отраженный от антенны датчика в опорном акустическом канале, подсоединенной к приемо-передающему ВШП, обусловленный отражением ПАВ от отражательного ВШП; 30 - импульс, отраженный от антенны датчика измерительного акустического канала, которая соединена с ВШП, подсоединенным к импедансу, обусловленный отражением ПАВ от отражательного1 - piezoelectric sound duct, 2 - transceiver IDT in the reference acoustic channel, 3 - leads of the case, 4 - sealed transducer housing, 5 - antenna of the reference acoustic channel, 6 - reflective IDT in the reference acoustic channel, 7 - transceiver IDT in measuring acoustic channel, 8 - antenna of the measuring acoustic channel, 9 - inductor with a core, 10 - tuning capacitor, 11 - capacitor, the capacitance of which can depend on the magnitude of the magnetic induction of an external magnetic field, 12 - reflective IDT in eritelnom acoustic channel; 13 is a dotted line in FIG. 4 in the absence of a magnetic field; 14 is a solid line in FIG. 4 with magnetic induction of the field B = 0, 1 T; 15 is a line in FIG. 5 in the absence and presence of a magnetic field B = 0, 1 T; 16 is a line in FIG. 6 shows the pulse reflected from the antenna of the sensor connected to the transceiver IDT in the reference acoustic channel, due to the reflection of the SAW from the reflective IDT in the reference acoustic channel; 17 is a line in FIG. b showing the pulse reflected from the antenna of the sensor, which is connected to the IDT connected to the impedance, due to the reflection of the surfactant from the reflective IDT in the measuring acoustic channel in the absence of a magnetic field; 18 is a line in FIG. 6 shows a pulse reflected from a sensor antenna that is connected to an IDT connected to an impedance due to reflection of a surfactant from a reflective IDT in a measuring acoustic channel with magnetic induction B = 0.2 T; 19 is a line showing an N-pole of a magnet; 20 is a line showing an S-pole of a magnet; 21 - the base of the membrane capacitor; 22 - a central electrode; 23 - extreme electrodes; 24 - an elastic membrane; 25 - magnetic material; 26 is a line in FIG. 9 showing the dependence of the surfactant reflection coefficient on reflective IDT on the capacitance of a membrane capacitor; 27 is a line in FIG. 10 with magnetic induction B = 0.02 T; 28 is a line in FIG. 10 in the absence of a magnetic field; 29 - pulse reflected from the antenna of the sensor in the reference acoustic channel connected to the transceiver IDT, due to reflection of surfactants from reflective IDT; 30 - pulse reflected from the sensor antenna of the measuring acoustic channel, which is connected to the IDT connected to the impedance, due to the reflection of the surfactant from the reflective
ВШП, в отсутствии магнитного поля; 31 - импульс, отраженный от антенны датчика в измерительном акустическом канале, которая соединена с ВШП, подсоединенным к импедансу, обусловленный отражением ПАВ от отражательного ВШП, при магнитной индукции В=0,02 Т. IDT, in the absence of a magnetic field; 31 - pulse reflected from the antenna of the sensor in the measuring acoustic channel, which is connected to the IDT connected to the impedance, due to reflection of the surfactant from the reflective IDT, with magnetic induction B = 0.02 T.
Осуществление изобретения  The implementation of the invention
Пассивный беспроводной датчик (см. фиг.1) содержит пьезоэлектрический звукопровод 1 , на полированной поверхности которого в опорном акустическом канале расположен приемо-передающий ВШП 2, который через выводы 3 в герметичном корпусе 4 соединен с приемо-передающей антенной 5 опорного акустического канала. Отражательный ВШП 6 расположен в одном акустическом канале с приемо-передающим ВШП 2. Приемо-передающий ВШП 7 в измерительном акустическом канале подсоединен через выводы в герметичном корпусе к приемо-передающей антенне 8 измерительного акустического канала и к импедансу. При этом возможно несколько вариантов выполнения импеданса. Первый вариант, когда импеданс выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности 9 с сердечником, магнитная проницаемость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля, подстроечного конденсатора 10 и конденсатора 11 , емкость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля. Второй вариант, когда импеданс выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности 9 с ферритовым сердечником, магнитная проницаемость которого зависит от величины магнитной индукции и подстроечного конденсатора 10. Третий вариант, когда импеданс выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности 9, индуктивность которой не зависит от величины магнитной индукции, подстроечного конденсатора 10 и мембранного конденсатора 1 1 (фиг. 8), емкость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля. Любой из трех вариантов выполнения импеданса позволяет достигать поставленный технический результат. Отражательный ВШП 12 расположен в одном акустическом канале с приемо- передающим ВШП 7, т.е. в измерительном акустическом канале. Расстояние между ВШП в измерительном акустическом канале отличается от расстояния между ВШП в опорном акустическом канале на величину не менее чем на Nl, где l - длина ПАВ на центральной частоте ВШП, которые расположены в опорном акустическом канале, N - размер ВШП вдоль направления распространения ПАВ в длинах ПАВ (l), все ВШП выполнены однонаправленными, причем разность центральных частот ВШП в разных акустических каналах составляет не менее fo/N, где большая f0 - центральная частота в опорном акустическом канале. A passive wireless sensor (see Fig. 1) contains a piezoelectric sound duct 1, on the polished surface of which in the reference acoustic channel there is a transceiver IDT 2, which is connected through the terminals 3 in a sealed enclosure 4 to a transceiver antenna 5 of the reference acoustic channel. Reflective IDT 6 is located in one acoustic channel with transceiver IDT 2. The transceiver IDT 7 in the measuring acoustic channel is connected through the leads in a sealed enclosure to the transceiver antenna 8 of the measuring acoustic channel and to the impedance. In this case, several options for the implementation of the impedance. The first option, when the impedance is made in the form of series-connected inductors 9 with a core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field, tuning capacitor 10 and capacitor 11, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field. The second option, when the impedance is made in the form of series-connected inductors 9 with a ferrite core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction and the tuning capacitor 10. The third option, when the impedance is made in the form of series-connected inductors 9, the inductance of which does not depend on the value magnetic induction, trimmer capacitor 10 and membrane capacitor 1 1 (Fig. 8), the capacity of which depends on the magnitude of the magnetic induction of an external electromagnet total field. Any of the three embodiments of the impedance allows you to achieve the technical result. Reflective IDT 12 is located in one acoustic channel with transceiver IDT 7, i.e. in the measuring acoustic channel. The distance between the IDTs in the measuring acoustic channel differs from the distance between the IDTs in the reference acoustic channel by at least Nl, where l is the length of the surfactant at the center frequency of the IDTs located in the reference acoustic channel, N is the IDT size along the propagation direction of the surfactant in surfactant lengths (l), all IDTs are unidirectional, and the difference in the center frequencies of IDTs in different acoustic channels is at least fo / N, where a large f 0 is the center frequency in the reference acoustic channel.
Датчик работает следующим образом.  The sensor operates as follows.
На датчик от считывателя подаются по радиоканалу два импульсных радиосигнала с одинаковой относительной полосой частот и с центральными частотами соответствующими центральным частотам ВШП в разных акустических каналах. Эти радиосигналы принимаются антеннами 5 и 8. Далее они преобразуются приемо- передающими ВШП 2 и 7 в акустические сигналы ПАВ, которые распространяются по пьезоэлектрическому звукопроводу 1 и отражаются от отражательных ВШП 6 и 12. Далее эти сигналы (импульсы) ПАВ поступают на приемо-передающие ВШП 2 и 7 и снова преобразуются в радиосигналы и по радиоканалу поступают на считыватель.  Two pulsed radio signals with the same relative frequency band and with central frequencies corresponding to the center frequencies of the IDT in different acoustic channels are sent to the sensor from the reader via radio channel. These radio signals are received by antennas 5 and 8. Then they are converted by transceiver IDTs 2 and 7 into acoustic surfactant signals, which propagate through the piezoelectric sound duct 1 and are reflected from reflective IDTs 6 and 12. Further, these surfactant signals (pulses) are transmitted to transceiver IDTs 2 and 7 are again converted into radio signals and transmitted to the reader via a radio channel.
В опорном акустическом канале отражательный ВШП 6 и приемо-передающий ВШП 2 не подсоединены к импедансу, величина которого зависит от магнитной индукции внешнего электромагнитного поля. Поэтому амплитуда, отраженного от датчика через антенну 5 радиосигнала не будет зависеть от магнитной индукции внешнего электромагнитного поля.  In the reference acoustic channel, the reflective IDT 6 and the transceiver IDT 2 are not connected to the impedance, the magnitude of which depends on the magnetic induction of the external electromagnetic field. Therefore, the amplitude reflected from the sensor through the antenna 5 of the radio signal will not depend on the magnetic induction of an external electromagnetic field.
Так как к приемо-передающему ВШП 7 подсоединен импеданс, который меняет коэффициент передачи ВШП 7, амплитуда ПАВ импульсов будет зависеть от величины импеданса, подсоединенного к ВШП 7. ПАВ отраженные от отражательного ВШП 12 вновь поступают на приемо-передающий ВШП 7, к которому подсоединен импеданс, и коэффициент передачи которого зависит от величины этого импеданса. То есть, импеданс влияет на амплитуду радиоимпульса, отраженного от датчика дважды: при приеме радиоимпульса от считывателя и при его переизлучении после преобразования ПАВ. Это приводит к тому, что при изменении величины импеданса под действием магнитного поля его влияние на отраженный от датчика импульс увеличивается по сравнению со случаем, когда импеданс, чувствительный к магнитной индукции внешнего электромагнитного поля, подсоединен к отражательному ВШП. Кроме того, изменение величины импеданса под действием внешнего электромагнитного поля приводит к рассогласованию импеданса приемопередающего ВШП измерительного акустического канала с импедансом антенны, что дополнительно приводит к изменению параметра S11 антенны 8. На фиг. 2 и 3 показано, что при воздействии на импеданс, подсоединенному к отражательному ВШП измерительного акустического канала датчика, магнитным полем с индукцией в 0,2Т частотная и временная зависимости почти не изменяются (как в прототипе), в то время как при подсоединении импеданса к приемо-передающему ВШП измерительного акустического канала изменение параметра S11 и импульсного отклика будут значительными (фиг.4, кривые 13, 14 и фиг.6, кривые 17,18).  Since the impedance is connected to the transceiver IDT 7, which changes the transmission coefficient of the IDT 7, the amplitude of the SAW pulses will depend on the magnitude of the impedance connected to the IDT 7. The surfactants reflected from the reflective IDT 12 are again fed to the transceiver IDT 7, to which it is connected impedance, and the gain of which depends on the magnitude of this impedance. That is, the impedance affects the amplitude of the radio pulse reflected from the sensor twice: when the radio pulse is received from the reader and when it is re-emitted after the SAW conversion. This leads to the fact that when the magnitude of the impedance changes under the influence of a magnetic field, its influence on the pulse reflected from the sensor increases compared to the case when the impedance, which is sensitive to the magnetic induction of an external electromagnetic field, is connected to a reflective IDT. In addition, a change in the magnitude of the impedance under the influence of an external electromagnetic field leads to a mismatch in the impedance of the transceiver IDT of the measuring acoustic channel with the impedance of the antenna, which additionally leads to a change in the parameter S11 of the antenna 8. In FIG. Figures 2 and 3 show that when the impedance connected to the reflecting IDR of the measuring acoustic channel of the sensor is affected by a magnetic field with an induction of 0.2 T, the frequency and time dependences hardly change (as in the prototype), while when the impedance is connected to the receiver - to the transmitting IDT of the measuring acoustic channel, the change in the parameter S11 and the impulse response will be significant (Fig. 4, curves 13, 14 and Fig. 6, curves 17.18).
Импеданс (фиг.1) может состоять из последовательно соединенных катушки индуктивности с сердечником 9, магнитная проницаемость которого может зависеть от величины индукции магнитного поля, подстроечного конденсатора 10 и конденсатора 11, емкость которого также может зависеть от величины индукции магнитного поля. Емкость подстроечного конденсатора 10 подбирается таким образом, чтобы на частотной зависимости параметра S11 размах изрезанное™ был максимален, что приведет к максимальной амплитуде отраженного от датчика импульса. The impedance (figure 1) may consist of series-connected inductors with a core 9, the magnetic permeability of which may depend on the magnitude of the induction of the magnetic field, the tuning capacitor 10 and the capacitor 11, the capacity of which can also depend on the magnitude of the induction of the magnetic field. The capacitance of the tuning capacitor 10 is selected so that in the frequency dependence of the parameter S11 the peak-to-peak ™ is maximum, which will lead to the maximum amplitude of the pulse reflected from the sensor.
Если в качестве импеданса используется последовательно соединенные катушка индуктивности с ферритовым сердечником и подстроечный конденсатор, то изменение импеданса происходит из-за изменения индуктивности катушки 9 вследствие изменения магнитной проницаемости сердечника потому, что индуктивность пропорциональна магнитной проницаемости сердечника. Так как магнитная проницаемость значительно изменяется при магнитном насыщении, то изменение импеданса, которое приводит к заметному изменению коэффициента отражения считывающего импульса от датчика, происходит при достаточно больших значениях магнитной индукции (десятые доли тесла).  If a ferrite core inductor and a tuning capacitor are used in series as an impedance, the change in impedance is due to a change in the inductance of the coil 9 due to a change in the magnetic permeability of the core because the inductance is proportional to the magnetic permeability of the core. Since the magnetic permeability varies significantly with magnetic saturation, a change in impedance, which leads to a noticeable change in the reflection coefficient of the read pulse from the sensor, occurs at sufficiently large values of magnetic induction (tenths of a tesla).
Импеданс (фиг.1) также может состоять из последовательно соединенных катушки индуктивности 9, индуктивность которой не зависит от магнитной индукции, подстроечного конденсатора 10 и мембранного конденсатора 11 , емкость которого зависит от величины магнитной индукции. Так как под действием магнитного поля упругая мембрана 24 (фиг.8) деформируется из-за прикрепленного к ней магнитного материала 25, то это приводит к изменению расстояния между мембранным крайним и центральным электродами 23 и 22, а, следовательно, к изменению емкости конденсатора и импеданса, подсоединенного к ВШП 7. В этом случае величина магнитной индукции, которая будет приводить к заметному изменению импеданса будет зависеть от упругости мембраны и может быть значительно меньше, чем в случае, когда в качестве магниточувствительного элемента служит катушка индуктивности с ферритовым сердечником, магнитная проницаемость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля.  The impedance (figure 1) can also consist of series-connected inductors 9, the inductance of which is not dependent on magnetic induction, trimming capacitor 10 and membrane capacitor 11, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic induction. Since under the influence of a magnetic field the elastic membrane 24 (Fig. 8) is deformed due to the magnetic material 25 attached to it, this leads to a change in the distance between the membrane extreme and central electrodes 23 and 22, and, consequently, to a change in the capacitance of the capacitor and the impedance connected to IDT 7. In this case, the magnitude of the magnetic induction, which will lead to a noticeable change in the impedance, will depend on the elasticity of the membrane and can be significantly less than when magnetically sensitive element This serves as an inductor with a ferrite core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field.
Так как расстояние между ВШП в параллельных акустических каналах отличаются не менее чем на Nl (l - длина ПАВ на центральной частоте ВШП, N - размер ВШП вдоль направления распространения ПАВ в длинах ПАВ), отраженные от датчика импульсы не будут перекрываться, поскольку задержки отраженных сигналов от параллельных акустических каналов (через антенны 5 и 8) будут отличаться на величину, равную удвоенному времени распространения ПАВ под ВШП 2, а длительность опрашивающего радиоимпульса не превышает времени распространения ПАВ под ВШП 2. Если в качестве опрашивающего импульса используется радиоимпульс с линейно-частотной модуляцией (см. [5] патент РФ N°2629892, МПК H01 L 31/00, от 04.09.2017), то в Фурье преобразовании частотной зависимости параметра S11 антенн 5 и 8 получающиеся импульсы не перекрываются (фиг. 6).  Since the distance between IDTs in parallel acoustic channels differs by no less than Nl (l is the SAW length at the IDT center frequency, N is the IDT size along the SAW propagation direction in the SAW lengths), the pulses reflected from the sensor will not overlap, since the delays of the reflected signals from parallel acoustic channels (through antennas 5 and 8) will differ by an amount equal to twice the propagation time of the surfactant under the IDT 2, and the duration of the interrogating radio pulse does not exceed the propagation time of the surfactant under the IDT 2. If at As the interrogating pulse, a linear frequency-modulated radio pulse is used (see [5] RF patent N ° 2629892, IPC H01 L 31/00, dated 04.09.2017), then in the Fourier transform of the frequency dependence of parameter S11 of antennas 5 and 8, the resulting pulses do not overlap (Fig. 6).
Так как центральные частоты ВШП 2, 6 и ВШП 7, 12, находящихся в разных акустических каналах (фиг. 1) отличаются на величину fo/N, то полосы пропускания этих ВШП не перекрываются и, следовательно, частотные зависимости параметров S11 антеннSince the center frequencies of IDT 2, 6 and IDT 7, 12 located in different acoustic channels (Fig. 1) differ by fo / N, the passband of these IDTs do not overlap and, therefore, the frequency dependences of the parameters S11 of the antennas
5 и 8 также не перекрываются (см. фиг. 4 и 5). Поэтому антенны 5 и 8 не будут влиять друг на друга и связь через них между приемо-передающими ВШП в параллельных акустических каналах будет пренебрежимо малой. Это приведет к тому, что амплитуды отраженных от датчика радиоимпульсов будут больше по сравнению со случаем, когда приемо-передающие ВШП в параллельных акустических каналах были бы подсоединены к одной антенне. Это привело бы к взаимному шунтированию импеданса антенны емкостью приемо-передающего ВШП, центральная частота которого на данный момент не соответствует центральной частоте опрашивающего радиоимпульса, а, следовательно, и к уменьшению амплитуды отраженного от датчика импульса, что в свою очередь приведет к уменьшению дальности считывания и/или уменьшению динамического диапазона работы датчика. 5 and 8 also do not overlap (see FIGS. 4 and 5). Therefore, antennas 5 and 8 will not affect each other and the communication through them between the transceiver IDTs in parallel acoustic channels will be negligible. This will lead to the fact that the amplitudes of the radio pulses reflected from the sensor will be larger compared to the case when the transceiver IDTs in parallel acoustic channels would be connected to one antenna. This would lead to mutual shunting of the antenna impedance by the IDT transceiver capacitance, the central frequency of which at the moment does not correspond to the center frequency of the interrogating radio pulse, and, consequently, to a decrease in the amplitude of the pulse reflected from the sensor, which in turn will lead to a decrease in the reading range and / or reducing the dynamic range of the sensor.
Так как все ВШП выполнены однонаправленными, то ПАВ будет излучаться преимущественно только в сторону отражательных ВШП, что приведет к уменьшению потерь на преобразование импульсов ПАВ в радиоимпульсы, а, следовательно, к увеличению дальности считывания датчиков считывателем. Однонаправленные ВШП предпочтительнее изготавливать с внутренними отражателями, где зазоры и ширины электродов не сильно отличались от четверти длины ПАВ (см. [6] патент РФ Ns2195069, МПК НОЗН 9/145, опубл. 20.12.2002), чтобы дать возможность повысить диапазон рабочих частот и уменьшить размеры антенн.  Since all IDTs are unidirectional, the SAW will be emitted mainly in the direction of reflective IDTs, which will lead to a decrease in losses on the conversion of surfactant pulses to radio pulses, and, consequently, to an increase in the reading range of sensors by the reader. Unidirectional IDTs are preferable to be manufactured with internal reflectors, where the gaps and widths of the electrodes did not differ much from a quarter of the length of the surfactant (see [6] RF patent Ns2195069, IPC NOZN 9/145, publ. 12/20/2002) to make it possible to increase the operating frequency range and reduce the size of the antennas.
Примеры выполнения.  Examples of execution.
В качестве считывателя использовался измеритель комплексных коэффициентов передачи (ИККП) «Обзор-103», который обеспечивает передачу и прием радиоимпульсов с линейно-частотной модуляцией длительностью 0,3-10 секунд с точностью установки частоты 1 Гц, а временные характеристики получались как Фурье-преобразование частотных зависимостей параметра S11 [5].  As a reader, the Obzor-103 complex transmission coefficient meter (IKK) was used, which provides transmission and reception of radio pulses with linear frequency modulation lasting 0.3-10 seconds with a frequency accuracy of 1 Hz, and the time characteristics were obtained as Fourier transform frequency dependences of the parameter S11 [5].
В датчике пьезоэлектрический звукопровод 1 представлял собой подложку ниобата лития YX/1280 среза. На полированной поверхности этой подложки в параллельных акустических каналах располагались однонаправленные ВШП 2, 6 и ВШП 7, 12 соответственно. ВШП опорного акустического канала 2, 6 имели центральную частоту 107,5 МГ ц, а ВШП измерительного акустического канала 7, 12 - 97 МГ ц. Длина всех ВШП в длинах ПАВ была равна N=32. В этом случае разность центральных частот равна 107,5-97=10,5 МГц, что больше fo/N=107,5/32=3,36 МГц, так что частотные зависимости параметра S11 в обоих каналах не перекрываются (см. фиг. 4 и фиг. 5). При приближении к катушке индуктивности 9 с ферритовым сердечником постоянного магнита на расстояние около 1 мм, при котором магнитная индукция в сердечники примерно равна 0,2 Т частотная зависимость параметра S11 заметно изменяется (фиг. 4). Фурье преобразование частотных зависимостей параметров S11 дает полный импульсный отклик датчика (фиг. 6). На этом отклике хорошо видно, что амплитуда отраженного от датчика импульса при магнитном поле уменьшается в 2,7 раза. Также хорошо видно, что импульс, отраженный от датчика обусловленный отражением ПАВ в параллельном акустическом канале от ВШП 6 не перекрывается с импульсами измерительного акустического канала, так как расстояние между ВШП в опорном акустическом канале отличается от расстояние между ВШП в измерительном акустическом канале на величину большую, чем Nl, Катушка индуктивности была изготовлена из пластикового цилиндра диаметром 6 мм с ферритовым сердечником и содержала 6 витков медного проводника диаметром 0,2 мм. In the sensor, the piezoelectric sound pipe 1 was a substrate of lithium niobate YX / 128 0 cut. Unidirectional IDTs 2, 6 and IDTs 7, 12, respectively, were located on the polished surface of this substrate in parallel acoustic channels. The IDT of the reference acoustic channel 2, 6 had a center frequency of 107.5 MG c, and the IDT of the measuring acoustic channel 7, 12 was 97 MG c. The length of all IDTs in SAW lengths was N = 32. In this case, the difference in the center frequencies is 107.5-97 = 10.5 MHz, which is greater than f o / N = 107.5 / 32 = 3.36 MHz, so that the frequency dependences of the parameter S11 in both channels do not overlap (see Fig. 4 and Fig. 5). When approaching the inductor 9 with a ferrite core of a permanent magnet at a distance of about 1 mm, at which the magnetic induction in the cores is approximately equal to 0.2 T, the frequency dependence of the parameter S11 noticeably changes (Fig. 4). The Fourier transform of the frequency dependences of the parameters S11 gives the full pulse response of the sensor (Fig. 6). This response clearly shows that the amplitude of the pulse reflected from the sensor in a magnetic field decreases 2.7 times. It is also clearly seen that the pulse reflected from the sensor due to the reflection of the surfactant in the parallel acoustic channel from the IDT 6 does not overlap with the pulses of the measuring acoustic channel, since the distance between the IDT in the reference acoustic channel differs from the distance between the IDT in the measuring acoustic channel by a large than Nl, the inductor was made of a plastic cylinder with a diameter of 6 mm with a ferrite core and contained 6 turns of a copper conductor with a diameter of 0.2 mm.
Также, в качестве импеданса использовались последовательно соединенные катушка индуктивности, индуктивность которой не зависит от магнитного поля, подстроечный конденсатор и мембранный конденсатор, емкость которого зависит от величины индукции магнитного поля. Мембранный конденсатор представлял собой основание 21 на поверхности которого расположены центральный электрод 22 и крайние электроды 23, которые соединены с мембранным электродом 24, на котором закреплен магнитный материал 25 (Фиг.8). Под действием магнитного поля этот материал перемещался, что приводило к изменению расстояния между мембранным электродом 24 и центральным электродом 22, а, следовательно, и к изменению емкости мембранного конденсатора. Это приводило к изменению значения импеданса, а значит к изменению коэффициента передачи ВШП 7 (фиг.1) и амплитуды отраженного от датчика опросного импульса, по изменению которого можно судить о величине магнитной индукции. На фиг. 9 показана зависимость коэффициента отражения ПАВ от ВШП, когда его импеданс представляет собой последовательно соединенные катушку индуктивности и емкость. Хорошо видно, что в некотором интервале емкостей коэффициент отражения ВШП изменяется почти в 2 раза. Отсюда следует, что при изменении емкости в импедансе, подсоединенном к приемо-передающему ВШП 7 (фиг. 1 ) это изменение будет еще больше, как об этом говорилось выше, когда речь шла о влиянии импеданса на приемо-передающий ВШП. Мембранный конденсатор (фиг. 8) представлял собой стеклотекстолитовую плату 21 , на одной из поверхностей которой были сформированы центральный и крайние электроды 22 и 23. В качестве упругой мембраны 24 использовалась медная фольга толщиной 0,05 мм, а в качестве магнитного материала 25 использовался фрагмент стального материала толщиной не более 0,03 мм. Центральный электрод 22 имел размеры 1x1 см. Зазор между мембранным и центральным электродами был равен 0,3 мм.  Also, in series, an inductance inductor was used as impedance, the inductance of which is independent of the magnetic field, a tuning capacitor and a membrane capacitor, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic field induction. The membrane capacitor was a base 21 on the surface of which there is a central electrode 22 and extreme electrodes 23, which are connected to the membrane electrode 24, on which the magnetic material 25 is fixed (Fig. 8). Under the influence of a magnetic field, this material moved, which led to a change in the distance between the membrane electrode 24 and the central electrode 22, and, consequently, to a change in the capacitance of the membrane capacitor. This led to a change in the impedance value, and hence to a change in the IDT transmission coefficient 7 (Fig. 1) and the amplitude of the interrogation pulse reflected from the sensor, by the change of which one can judge the magnitude of the magnetic induction. In FIG. Figure 9 shows the dependence of the reflection coefficient of a surfactant on IDT when its impedance is a series-connected inductance coil and capacitance. It is clearly seen that, in a certain range of capacities, the reflection coefficient of IDT changes by almost 2 times. It follows that when the capacitance in the impedance connected to the transceiver IDT 7 (Fig. 1) changes, this change will be even greater, as mentioned above, when it came to the effect of impedance on the transceiver IDT. The membrane capacitor (Fig. 8) was a fiberglass plate 21, on one of the surfaces of which the central and extreme electrodes 22 and 23 were formed. As an elastic membrane 24, 0.05 mm thick copper foil was used, and a fragment was used as magnetic material 25 steel material with a thickness of not more than 0.03 mm. The central electrode 22 was 1x1 cm. The gap between the membrane and central electrodes was 0.3 mm.
На фиг. 10 видно, что параметр S1 1 антенны в измерительном акустическом канале (кривые 27 и 28) значительно изменяется при воздействии на конденсатор 1 1 (фиг.1) магнитного поля с индукцией 0,01 Т, что значительно чувствительней, чем в предыдущем случае, когда под действием магнитного поля менялась индуктивность. Как следует из фиг.7 и фиг. 10 величина отраженного от датчика импульса изменяется более чем в два раза (кривые 30 и 31 на фиг. 11) при поднесении постоянного магнита к конденсатору на расстояние 13 мм, а опорный импульс 29 при этом не изменяется. In FIG. 10 shows that the parameter S1 1 of the antenna in the measuring acoustic channel (curves 27 and 28) changes significantly when the capacitor 1 1 (Fig. 1) is exposed to a magnetic field with an induction of 0.01 T, which is much more sensitive than in the previous case, when under the influence of a magnetic field, the inductance changed. As follows from FIG. 7 and FIG. 10 the magnitude of the pulse reflected from the sensor changes by more than two times (curves 30 and 31 in Fig. 11) when the permanent magnet is brought to the capacitor by a distance of 13 mm, and the reference pulse 29 does not change.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Пассивный беспроводный датчик дистанционного контроля по радиоканалу величины магнитной индукции электромагнитного поля на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащий герметичный корпус, внутри которого расположен пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого в первом акустическом канале расположены приемопередающий встречно- штыревой преобразователь (ВШП), нагруженный на антенну через выводы в корпусе, которая расположена вне герметичного корпуса, отражательный ВШП, и расположенный вне герметичного корпуса импеданс, величина которого чувствительна к измеряемой величине магнитной индукции, отличающийся тем, что на рабочей поверхности пьезоэлектрического звукопровода, параллельно первому акустическому каналу, который является измерительным, введен второй - опорный акустический канал, где расположены еще один приемо-передающий ВШП соединенный через выводы в корпусе с другой антенной и отражательный ВШП, причем импеданс через выводы в корпусе подсоединен к приемо-передающему ВШП, находящемуся в измерительном акустическом канале, при этом расстояние между ВШП в параллельных измерительном и опорном акустических каналах отличаются на величину не менее чем на L , где l - длина ПАВ на центральной частоте ВШП, расположенного в опорном акустическом канале, N - размер ВШП вдоль направления распространения ПАВ в длинах ПАВ (l), все ВШП выполнены однонаправленными, причем разность центральных частот ВШП в разных акустических каналах составляет не менее fo/N, где большая /о - центральная частота ВШП в опорном акустическом канале.  1. A passive wireless sensor for remote control over the radio channel of the magnitude of the magnetic induction of the electromagnetic field on surface acoustic waves (SAWs), containing a sealed enclosure inside which is a piezoelectric sound duct, on the working surface of which in the first acoustic channel there are transceiver interdigital transducer (IDT), loaded on the antenna through the findings in the housing, which is located outside the sealed housing, reflective IDT, and located outside the sealed housing rpus impedance, the value of which is sensitive to the measured value of the magnetic induction, characterized in that on the working surface of the piezoelectric sound duct, parallel to the first acoustic channel, which is the measuring one, a second reference acoustic channel is introduced, where another transceiver IDT connected through the leads to a housing with another antenna and a reflective IDT, and the impedance through the findings in the case is connected to the transceiver IDT located in the measuring acoustic channel, with the distance between IDTs in parallel measuring and reference acoustic channels differ by at least L, where l is the length of the IDW at the center frequency of IDT located in the reference acoustic channel, N is the IDT size along the direction of propagation of the surfactant in the lengths of the SAW (l) , all IDTs are unidirectional, and the difference in the center frequencies of IDTs in different acoustic channels is not less than fo / N, where large / o is the center frequency of IDTs in the reference acoustic channel.
2. Датчик по п.1 , отличающийся тем, что однонаправленные ВШП выполнены с внутренними отражателями.  2. The sensor according to claim 1, characterized in that the unidirectional IDTs are made with internal reflectors.
3. Датчик по п.1 , отличающийся тем, что импеданс выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности с сердечником, магнитная проницаемость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля, подстроечного конденсатора и конденсатора, емкость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля.  3. The sensor according to claim 1, characterized in that the impedance is made in the form of series-connected inductors with a core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field, the tuning capacitor and capacitor, the capacitance of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field .
4. Датчик по п.1 , отличающийся тем, что импеданс выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности с ферритовым сердечником, магнитная проницаемость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля и подстроечного конденсатора.  4. The sensor according to claim 1, characterized in that the impedance is made in the form of series-connected inductors with a ferrite core, the magnetic permeability of which depends on the magnitude of the magnetic induction of the external electromagnetic field and the tuning capacitor.
5. Датчик по п.1 , отличающийся тем, что импеданс выполнен в виде последовательно соединенных катушки индуктивности, индуктивность которой не зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля, подстроечного конденсатора и мембранного конденсатора, емкость которого зависит от величины магнитной индукции внешнего электромагнитного поля. 5. The sensor according to claim 1, characterized in that the impedance is made in the form of series-connected inductors, the inductance of which does not depend on the magnitude of the magnetic induction of an external electromagnetic field, a tuning capacitor and a membrane capacitor, the capacity of which depends on the magnitude of the magnetic induction of an external electromagnetic field.
PCT/RU2018/000502 2018-07-27 2018-07-27 Passive wireless surface acoustic wave magnetic field sensor WO2020022925A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2018/000502 WO2020022925A1 (en) 2018-07-27 2018-07-27 Passive wireless surface acoustic wave magnetic field sensor
RU2021105019A RU2758341C1 (en) 2018-07-27 2018-07-27 Passive wireless sensor of magnetic field on surface acoustic waves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2018/000502 WO2020022925A1 (en) 2018-07-27 2018-07-27 Passive wireless surface acoustic wave magnetic field sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020022925A1 true WO2020022925A1 (en) 2020-01-30

Family

ID=69181756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000502 WO2020022925A1 (en) 2018-07-27 2018-07-27 Passive wireless surface acoustic wave magnetic field sensor

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2758341C1 (en)
WO (1) WO2020022925A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112345624A (en) * 2020-10-27 2021-02-09 北京信息科技大学 High-sensitivity metal wear particle detection sensor based on giant magnetoresistance effect

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5235235A (en) * 1991-05-24 1993-08-10 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Multiple-frequency acoustic wave devices for chemical sensing and materials characterization in both gas and liquid phase
WO2005033719A1 (en) * 2003-09-27 2005-04-14 Technische Universität Hamburg-Harburg Telemetrically interrogatable passive potential sensor
RU2296950C2 (en) * 2004-09-03 2007-04-10 ООО "Научно-производственное предприятие "Технологии дистанционного контроля и связи" Sensor for remotely controlling physical value on surface acoustic waves
RU2387051C1 (en) * 2008-12-01 2010-04-20 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" Detector of physical value on surface acoustic waves

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU662196B2 (en) * 1992-01-03 1995-08-24 Siemens Aktiengesellschaft Passive surface wave sensor which can be wirelessly interrogated
DE59708649D1 (en) * 1996-01-18 2002-12-12 Hera Rotterdam Bv METHOD FOR PERFORMING A CONTACTLESS REMOTE INQUIRY
US7205701B2 (en) * 2004-09-03 2007-04-17 Honeywell International Inc. Passive wireless acoustic wave chemical sensor
RU2326404C2 (en) * 2005-03-03 2008-06-10 Зао "Нпп "Элко" Device of identification at surface acoustic waves
US20060283252A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-21 Honeywell International Inc. Passive acoustic wave sensor system
RU2629892C1 (en) * 2016-09-29 2017-09-04 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Method for measuring physical values using sensors on surface acoustic waves

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5235235A (en) * 1991-05-24 1993-08-10 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Multiple-frequency acoustic wave devices for chemical sensing and materials characterization in both gas and liquid phase
WO2005033719A1 (en) * 2003-09-27 2005-04-14 Technische Universität Hamburg-Harburg Telemetrically interrogatable passive potential sensor
RU2296950C2 (en) * 2004-09-03 2007-04-10 ООО "Научно-производственное предприятие "Технологии дистанционного контроля и связи" Sensor for remotely controlling physical value on surface acoustic waves
RU2387051C1 (en) * 2008-12-01 2010-04-20 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" Detector of physical value on surface acoustic waves

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112345624A (en) * 2020-10-27 2021-02-09 北京信息科技大学 High-sensitivity metal wear particle detection sensor based on giant magnetoresistance effect

Also Published As

Publication number Publication date
RU2758341C1 (en) 2021-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4026849B2 (en) Wireless interrogative surface wave technology sensor
Seifert et al. Mechanical sensors based on surface acoustic waves
RU2387051C1 (en) Detector of physical value on surface acoustic waves
US20100141087A1 (en) Surface acoustic wave based sensor apparatus and method utilizing semi-synchronous saw resonators
KR940704031A (en) Passive SURFACE WAVE SENSOR WHICH CAN BE WIRELESSLY INTERROGATED
KR20070121831A (en) Multiple-mode acoustic wave sensor
KR101202878B1 (en) Wireless measurement apparatus and method using surface acoustic wave based micro-sensor
CN102052986A (en) Wireless passive surface acoustic wave (SAW) impedance load transducer
JP2003506674A (en) Apparatus for measuring the contact pressure of wire-wound compression members of power transformers
RU2585487C1 (en) Passive temperature sensor operating on surface acoustic waves
JP2011028424A (en) Rfid tag with sensor function, and rfid system using the same
RU2758341C1 (en) Passive wireless sensor of magnetic field on surface acoustic waves
CN203606038U (en) Surface-acoustic-wave temperature-sensing responder
WO2013150326A1 (en) Passive wireless microphone
Boccard et al. Near-field interrogation of SAW resonators on rotating machinery
US8922095B2 (en) Transponder having coupled resonant modes and including a variable load
CN211783950U (en) Surface acoustic wave temperature sensor with time division and frequency division combined coding
RU2475716C1 (en) Sensitive element for measurement of physical quantities on magnetostatic waves
Kalinin Influence of receiver noise properties on resolution of passive wireless resonant SAW sensors
JPS60220833A (en) Surface wave sensor
Hausleitner et al. Cordless batteryless wheel mouse application utilizing radio requestable SAW devices in combination with the giant magneto-impedance effect
RU180995U1 (en) PRESSURE SENSOR ON SURFACE ACOUSTIC WAVES
Hausleitner et al. Low cost radio interrogation systems for passive SAW sensors and transponders
RU2590228C1 (en) Sensitive element on surface acoustic waves for temperature measurement
Pohl et al. Wirelessly interrogable sensors for different purposes in industrial radio channels

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18927459

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18927459

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1