[發明專利]提高延遲線型聲表面波傳感器檢測精度的方法及系統

無效

• 申請號: 201110197496.2
• 申請日: 2011-07-14
• 公開（公告）號: CN102313614A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 劉丹平;劉亞;劉曉明;胡學斌;汪夢柔;蔣陽;曾孝平;馮文江;印勇
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01K11/22
• 分類號: G01K11/22
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及一種SAW傳感器檢測方法及系統，特別涉及一種提高延遲線型聲表面波傳感器檢測精度的方法。

背景技術

當前，由于聲表面波傳感器結構簡單、體積小、重量輕、穩定性好、無線連接、無須電源驅動并且敏感度高，可用于多種復雜惡劣環境中，自上個世紀八十年代，美、德、日等國家廣泛開展對聲表面波無線無源傳感器的研究，在已經發表的專利和技術文獻中，報道了采用聲表面波器件實現無線無源傳感器的各種方法。聲表面波傳感器采用表面聲波傳感技術，直接從射頻信號中獲取工作能量，無需集成電源驅動電路，所需能量由外界獲得，并且產生相應的數據處理算法和測量方法。

SAW傳感器因其檢測精度較高和無線無源的優點得到了廣泛的研究。該種傳感器可用在移動物體的許多參量如溫度、壓力、扭矩等的高精度測量，尤其是危險環境中這些參量的實時檢測。

SAW傳感器的信號可采用頻率解調、時延解調和相位解調三種不同的方法。其中，相位解調可獲得比較高的精度。但是，相位解調容易引起相位模糊問題，也就是如果一個2π的相位變化不會涵蓋整個測量范圍時，一個相位就會對應被測溫度的多個值。因此，當使用相位求被測溫度時，很難確定被測溫度的實際值。

對于相位解調問題，Jan?H.Kuypers等人給出了使用相位差之差來解調被測量的變化的方法。雖然這種方法可以通過降低相位差的靈敏度來避免產生相位模糊問題，但是這樣卻增加了相位解調的誤差，同時計算量也會相應的增加。X.Q.Bao等人給出了相位解調的算法，但卻沒有討論相位模糊的問題。杜鋒等人也只是提了相位解調的相位偏移問題，并未對相位模糊做出討論。

因此急需一種提高延遲線型聲表面波傳感器檢測精度的方法及系統。

發明內容

有鑒于此，為了解決上述問題，本發明提出一種提高延遲線型聲表面波傳感器檢測精度的方法及系統。

本發明的目的之一是提出一種提高延遲線型聲表面波傳感器檢測精度的方法；本發明的目的之二是提出一種提高延遲線型聲表面波傳感器檢測精度的系統。

本發明的目的之一是通過以下技術方案來實現的：

本發明提供的提高延遲線型聲表面波傳感器檢測精度的方法，包括以下步驟：

步驟1：確定時延和位相隨被測溫度的變化對應關系，

所述延遲線型聲表面波傳感器的時延與被測溫度T之間的關系，通過以下公式來表達：

τ_T＝τ_T0[1+α·(T-T₀)]

其中，τ_T0為初始溫度為T₀時兩個反射柵之間的時延差，α為基底材料的溫度敏感系數，τ_T表示溫度為T時反射柵間的時延差，τ₂₁₀表示溫度為T₀時反射柵之間的時延差，τ₂₁為溫度為T時反射柵之間的時延差；

所述延遲線型聲表面波傳感器的時延和位相隨被測溫度的變化對應關系，通過以下公式來表達：

其中，φ₂₁為溫度為T時反射柵之間的相位差，f為信號頻率，τ₂₁₀表示溫度為T₀時反射柵之間的時延差，T₀表示初始溫度，T表示被測溫度；

步驟2：建立時延差和相位差與被測溫度間的對應關系；

所述時延差隨被測溫度變化所產生的變化量通過以下公式來確定：

Δτ₂₁＝-τ₂₁₀α·(T-T₀)

所述相位差隨被測溫度變化所產生的變化量通過以下公式來確定：

其中，Δτ₂₁為時延差隨被測溫度變化所產生的變化量，Δφ₂₁為相位差隨被測溫度變化所產生的變化量；

步驟3：確定相位差與被測溫度間的對應關系；所述實際被測溫度通過以下公式來計算：

T＝T₁+n·ΔT

其中，T₁表示表示被測溫度值，ΔT表示被測溫度變化量，n表示相位變化的周期數。

進一步，所述步驟1中的初始溫度為T₀時和被測溫度為T時的時延差通過以下公式來表達：

τ₂₁＝τ₂₁₀[1+α·(T-T₀)]