[發明專利]無線溫度濕度傳感器及系統和測量方法

有效

• 申請號: 201210264920.5
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102853934A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 鄭啟洪;李澤晨
• 申請（專利權）人: 上海賽赫信息科技有限公司;安徽意通電力設備有限公司
• 主分類號: G01K11/22
• 分類號: G01K11/22;G01N29/036
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 任永武;祝蓮君

技術領域

本發明涉及一種無線傳感器，具體涉及使用聲表面波振蕩器的溫度濕度傳感器。

背景技術

聲表面波(Surface?Acoustic?Wave—SAW)傳感器是一種以SAW為信息敏感載體的傳感器，具有敏感精度高、響應時間快、適用范圍寬、體積小等特點，在航空航天、食品衛生、環境監測、醫藥化工、過程監控、軍事安全等領域獲得了廣泛的應用，SAW傳感器顯示了獨特的技術優點。

目前已有多種聲表面波多參量傳感器，例如，中國實用新型專利第CN201837405U號公開了一種反射式脈沖信號聲表面波傳感器，遙測裝置發出的無線脈沖信號被傳感器天線接收并驅動叉指換能器產生射頻聲表面波，該聲波脈沖被發射器反射并通過換能器及天線反向發射至遙測裝置。該傳感器通過檢測反射延時變化提取溫度等敏感量。中國專利申請第CN102313614公開了一種提高精度的聲表面波溫度傳感器，使用多個反射器產生帶有時間間隔的反射脈沖序列，通過結合使用該序列脈沖的延時差與單一頻率下的多個脈沖間相位差來提高溫度檢測精度。上述專利使用了包含壓電材料的聲表面波裝置。應注意到，隨著壓電材料或電氣連接件的老化，反射延時會出現漂移，從而影響測度的長期穩定性。同時該結構包含較大尺寸的延時傳輸線，除不易小型化外，還引入較高的路徑損耗，減小可靠的無線通信距離。

另外，中國專利第CN201348624Y號中還公開了一種多通道聲表面波化學傳感器裝置，這種裝置包含多個并行的聲表面波檢測通道以及一個參考通道，通過混頻器產生各檢測通道與參考通道間的頻率差值并經由線纜送至分析裝置。該發明需要使用有線方式傳輸較低頻率的差頻信號，并包含有源外圍電路，從而無法實現無源無線傳感器。此外，該裝置不包含溫度或濕度檢測功能。

發明內容

本發明的目的是提供一種易于小型化且不會由于器件的老化而引起測量精度下降的無線溫度濕度傳感器。

根據本發明的第一方面，本發明提供了一種無線溫度濕度傳感器，包括基底、饋電網絡、天線、以及聲表面波振蕩器，其特征在于：

所述聲表面波振蕩器通過所述天線經由所述饋電網絡饋電；

所述聲表面波振蕩器包括基準振蕩器和測量振蕩器；且

所述基準振蕩器和測量振蕩器之間的諧振頻率差值被用以編碼待測溫度和/或濕度。

一優選實施例中，所述的無線溫度濕度傳感器中，所述測量振蕩器包括濕度測量振蕩器和溫度測量振蕩器；所述基準振蕩器、所述濕度測量振蕩器和溫度測量振蕩器并聯連接；

所述溫度測量振蕩器具有與所述基準振蕩器不同的頻率溫度系數；以及所述濕度測量振蕩器表面附著親水性涂層，使所述濕度測量振蕩器具有與所述基準振蕩器不同的頻率濕度系數。

優選地，所述溫度測量振蕩器置于封閉的封裝結構內，以便選擇性地監測溫度。

優選地，所述濕度測量振蕩器通過親水性薄膜鍍層來封裝，以便選擇性地監測濕度。

另一優選實施例中，所述傳感器能夠同時監測溫度與濕度，或選擇性地監測溫度或濕度。

另一優選實施例中，所述基準振蕩器和所述測量振蕩器在同一片或多片的單層或多層壓電材料膜基底上制作。

優選地，所述基準振蕩器與所述測量振蕩器具有不同的相對基底晶體相角的朝向

優選地，所述薄膜鍍層通過氣相或液相鍍膜附著在基底和濕度測量振蕩器的表面。

根據本發明的第二方面，本發明還提供一種無線溫度濕度傳感器系統，包括基底、饋電網絡、天線、聲表面波振蕩器、以及遙測裝置，其特征在于：

所述聲表面波振蕩器通過所述天線經由所述饋電網絡饋電；

所述聲表面波振蕩器包括基準振蕩器和測量振蕩器，所述基準振蕩器與測量振蕩器具有不同的相對基底晶體相角的朝向；

所述基準振蕩器和測量振蕩器之間的諧振頻率差值被用以編碼待測溫度和/或濕度；且

所述遙測裝置掃描所述聲表面波振蕩器反射信號的諧振頻率或電平相位并計算其差值，以便提取待測溫度或濕度。

一優選實施例中，所述無線溫度濕度傳感器工作頻率范圍與臨近的同型傳感器工作頻率范圍互不重疊，以方便所述遙測裝置同時查詢。

一優選實施例中，所述遙測裝置具備人機界面以提供溫度和/或濕度讀數，以及處理裝置以提供預設門限的報警信號。

一優選實施例中，所述遙測裝置包括有線或無線中繼器或集線器，以便實現集群并與遠程監控裝置保持單向或雙向通信。