[發明專利]一種基于微波校準技術的雙諧振腔壓力測試系統及方法

在審

• 申請號: 201711261548.1
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108051133A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 張文強;寧曰民;劉金現
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00;G01L27/00
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 韓耀朋

本發明提出了一種基于微波校準技術的雙諧振腔壓力測試系統，壓力參數實時提取與發射裝置由微波式雙諧振腔壓力測試結構與發射天線組成，雙諧振壓力腔的工作頻率相同，一個腔體受壓力和溫度的影響，另一個只受溫度的影響；信號提取與處理裝置由接收天線與處理模塊組成，獲取包含壓力參數的微波諧振頻率，由微波諧振頻率與壓力參數的關系解算出壓力參數信息。本發明基于微波校準技術的雙諧振腔壓力測試系統有效去除溫度對測試結果的影響，提高了接收到的諧振回波信號的信噪比。

技術領域

本發明涉及測試技術領域，特別涉及一種基于微波校準技術的雙諧振腔壓力測試系統，還涉及一種基于微波校準技術的雙諧振腔壓力測試方法。

背景技術

在軍用測試方面，隨著國內裝備制造業的快速發展，許多特殊設備或特殊材料的加工制備及測試均需要在高溫高壓中才能完成，部分關鍵組件長期處于這種高溫高壓的環境中，需要實時準確監測其所處環境中的壓力參數數據。在民用測試方面，如飛機與汽車制造行業的快速變化和要求，為了保證行使安全，同樣需要實時測試如發動機與輪胎內高溫高壓下的壓力參數信息。但是，由于受到高溫高壓環境的限制，有源壓力參數測試系統無法適應更高環境溫度的要求，而傳統間接測試壓力參數的方法更是無法實時準確的提取參數信息。

傳統間接式參數提取方法無法實現壓力參數的實時測試，只能借助于理論模型推導或者間接測試反推，但是，由于模型誤差和反推測試的實時性較差，傳統測試方法存在測試結果不準確、響應速度慢等問題。

而直接壓力參數測試，如在汽車輪胎氣壓監測系統(TPMS)中，數據傳輸雖然也采用了藍牙傳輸等無線的傳輸方式，但其壓力敏感單元依然采取了有源測試方法，利用有源芯片提取壓力參數信息，需要采用電池進行供電，存在使用期限的難題，同時，有源電路也大大限制了壓力測試系統的使用環境溫度，通常高于100℃將無法使用，因此，傳統直接式壓力測試系統同樣有很大的局限性。

如圖1所示為基于磁耦合共振的無線供電式壓力傳感系統原理圖，系統主要包括：無線供電單元1-1、主控接收單元1-2、傳感器監測單元1-3與蓄電池供電電源1-4。基于磁耦合共振的無線供電技術是將電能轉換為磁場能量傳輸，根據無線供電的原理，無線供電電路主要包括高頻信號發生電路、功率放大電路、能量耦合器和交/直流轉換電路，其中能量耦合器包括能量發射端和能量接收端兩部分，能量發射端連接功率放大電路的輸出端，能量接收端連接至交/直流轉換電路的輸入端；交/直流轉換電路主要包括整流電路、濾波電路和穩壓電路。

直接壓力參數測試方法所采用的有源電路大大限制了壓力測試系統的使用環境溫度，通常高于100℃將無法使用，因此，傳統直接式壓力測試系統同樣有很大的局限性。

發明內容

為解決上述現有技術的不足，本發明提出了一種基于微波校準技術的雙諧振腔壓力測試系統及方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于微波校準技術的雙諧振腔壓力測試系統，包括兩部分，一是置于高溫高壓環境中的壓力參數實時提取與發射裝置，二是工作于常溫常壓下的信號提取與處理裝置；

壓力參數實時提取與發射裝置由微波式雙諧振腔壓力測試結構與發射天線組成，雙諧振壓力腔的工作頻率相同，一個腔體受壓力和溫度的影響，另一個只受溫度的影響，工作時，利用壓力傳輸孔將被測環境的壓力氣體引入到其中一個諧振腔內部，不同壓力與溫度下，諧振腔內部將產生膨脹形變，而諧振頻率也會隨形變產生變化；另一個諧振腔，諧振頻率變換只受到溫度的影響，利用兩個諧振腔的諧振頻率變化差實現微波校準；

信號提取與處理裝置由接收天線與處理模塊組成，獲取包含壓力參數的微波諧振頻率，由微波諧振頻率與壓力參數的關系解算出壓力參數信息。

可選地，所述微波式雙諧振腔壓力測試結構包括：壓力參數提取裝置空腔、溫度單敏感式微波諧振腔、壓力與溫度雙敏感式微波諧振腔、壓力傳輸矩形孔、微波信號耦合傳輸探針、調諧螺釘；