[發明專利]用于測量無線傳感器中的可變阻抗元件的系統和方法

有效

• 申請號: 201310328593.X
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103424133B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: N·W·庫伊文霍文;C·D·狄恩;D·W·巴曼;B·C·梅斯;H·D·阮;M·J·諾爾康克;J·K·施萬內克;J·B·泰勒;J·S·小梅爾頓;R·L·斯托達
• 申請（專利權）人: 飛利浦知識產權企業有限公司
• 主分類號: G01D5/16
• 分類號: G01D5/16;G01D5/24;G01K7/22;G01K7/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬麗娜;王忠忠

本發明涉及用于測量無線傳感器中的可變阻抗元件的系統和方法。一種由電感性發射器供電的無線遠程傳感器，其被配置為產生基于一個或多個感測的參數而變化的振蕩波。該振蕩波通過反射阻抗傳送到電感性發射器，在此其被檢測以確定感測的值。在另一方面中，本發明提供一種無線遠程傳感器，其具有惠斯通電橋裝置，該惠斯通電橋裝置具有內部諧振電路以產生表示感測的值的電磁場。在第三方面中，本發明提供一種具有來自于基準電路和傳感器電路的光反饋的無線遠程傳感器。在第四方面中，本發明提供一種無線遠程溫度傳感器，其具有印刷在具有高熱膨脹系數的材料上的線圈，使得當溫度升高或減小時線圈的尺寸和/或形狀變化。

技術領域

本發明涉及無線傳感器，并且更具體地涉及用于在無線遠程傳感器中遠程供電和遠程確定傳感器的值的系統和方法。

背景技術

無線遠程傳感器的發展受到越來越多的關注。無線遠程傳感器可用于多種應用中。例如，無線遠程傳感器可包括皮膚和體內醫用傳感器、電感性供電加熱和烹飪容器以及位于產品包裝內的傳感器。某些示例性的無線遠程傳感器在由Baarman等人于2011年4月8日提交的題為“Point of Sale Inductive Systems and Methods'’的美國專利申請號No.13/082,503以及由Baarman等人于2011年4月8日提交的題為“Point of SaleInductive Systems and Methods”的美國專利申請號No.13/082,513中被示出，這兩篇專利申請的全部內容通過引用被并入這里。

無線遠程傳感器方便之處在于其提供了測量相關信息以及將測量結果傳送給接收器而無需導線的機制。例如，可通過插入傳感器來進行測量。進一步，在進行測量之后，無需拔下傳感器。利用體內醫用傳感器，與傳感器進行無線通信的重要性甚至更大。

無線遠程傳感器通常與電感性收發器通信且通過其來供電。這意味著無需導線或其它直接電接觸就能夠將用于操作傳感器的功率提供給無線遠程傳感器。例如，許多傳統的遠程傳感器從電感性無線電源以無線方式接收功率。利用電感性供電的無線遠程傳感器，通過反射阻抗將傳感器值(例如，遠程傳感器所測量的值)傳送到電感性發射器是少見的。許多傳統的無線遠程傳感器引入了具有電容或電阻的傳感器，所述電容或電阻作為待測量的參數的函數而變化。例如，當測量溫度時，傳感器可能包括具有隨溫度變化的阻抗的熱敏電阻器。作為另一個例子，傳感器可能包括具有隨溫度改變其介電常數的電介質的電容器。遠程傳感器通常配置有可變電容器或者電阻器，其被布置作為簡單的RLC電路的一部分，使得傳感器中的變化導致RLC電路的諧振頻率的變化。RLC電路電感性耦合到電感性發射器使得通過反射阻抗RLC電路影響電感性發射器中的功率特性。例如，RLC電路的反射阻抗可能影響電感性發射器儲能電路中的電流幅度。相應地，在使用時，傳感器的值傳送回電感性發射器，在電感性發射器中該值能夠被監測電感性發射器中的功率特性的傳感器檢測到，例如，在電感性發射器儲能電路中的電流幅度和/或功率的諧振頻率方面。

經驗表明，在電感性發射器中難于檢測到無線遠程傳感器的阻抗的相對小的變化。進一步，這些變化可能被電感性發射器和遠程傳感器之間的耦合變化或者制造公差的變化所掩蓋。

發明內容

一方面，本發明提供了一種無線遠程傳感器，該無線遠程傳感器配置為產生基于一個或多個感測參數而變化的振蕩波。該振蕩波通過反射阻抗傳送到電感性發射器，其在電感性發射器中被檢測以確定(多個)感測參數的值。在一個實施例中，振蕩波大致是由充電/放電電路產生的方波，方波的低部分與充電時間相對應，且高部分與放電時間相對應。可替代地，振蕩波可產生為正弦波。

在一個實施例中，該充電/放電電路包括充電子電路和放電子電路。該充電子電路可包括RC電路，其具有在充電周期中充電的充電電容器。在一個實施例中，RC電路包括充電電阻器，并且需要對充電電容器充電的時間根據充電電阻器的值而變化。