[發明專利]基于無線無源聲表面波傳感器的溫度檢測系統及收發系統

有效

• 申請號: 201810046436.2
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108344800B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 劉子赫;金浩;董樹榮;陶翔
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N29/036
• 分類號: G01N29/036;G01N29/12;G01N29/22
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 何彬

本發明公開了一種基于無線無源聲表面波傳感器的溫度檢測系統及收發系統，屬于溫度檢測技術領域。溫度檢測系統包括射頻收發系統及聲表面波傳感器，射頻收發系統包括控制單元、人機交互單元、收發天線、發射鏈路、接收鏈路及選擇開關單元：收發天線為多頻天線；發射鏈路包括電連接的射頻信號生成模塊、開關模塊、可置換的頻率適配模塊及功率放大模塊；接收鏈路包括電連接的可置換的濾波模塊、信號放大模塊及功率檢波模塊；選擇開關單元，用于有選擇地將發射鏈路與接收鏈路中的一者與收發天線連接。基于該結構設計的射頻收發系統，能有效的提高其所適配的聲表面波傳感器范圍，可廣泛應用于溫度檢測等技術領域。

技術領域

本發明涉及溫度檢測技術，具體地說，涉及一種基于無線無源聲表面波傳感器的溫度檢測系統及用于構建該溫度檢測系統的射頻收發系統。

背景技術

聲表面波傳感器通常包括壓電基體及制備在該壓電基體上的電極與天線，常用聲表面波傳感器為叉指換能器，其利用壓電材料的聲-電轉換特性以實現電磁波和聲表面波的相互轉換，其優點是無線無源，且可在高溫等惡劣環境下工作；其無線特性使其應用場景能突破線纜限制，從而可布局在運動物體等傳統無法布線的位置上以實現溫度等待檢測物理參數的檢測，而其無源特性使其無需在傳感器內部安裝電池，可更好地適應高溫、強酸、高電壓等惡劣環境，且便于維護。

基于無線無源聲表面波的傳感技術可以用于電氣儀表設備、航空發動機等大型機器的溫度等待檢測參數的傳感場景。無線無源聲表面波傳感器系統通常由射頻收發系統和安置在被測對象處的聲表面波傳感器組成，射頻收發系統和聲表面波傳感器各集成有天線，射頻收發系統產生問詢射頻信號并發送給聲表面波傳感器，聲表面波傳感器接收問詢射頻信號，并將其轉換成沿壓電基片表面傳播的聲波信號，該聲波信號的傳輸特性攜帶傳感器周圍的溫度等物理參數信息，并通過集成的天線重新轉換成電磁波信號發送射頻收發系統，射頻收發系統接收到傳感器返回的回波信號，實時分析得到聲表面波傳感器所處環境的溫度等物理參數信息。

聲表面波器件在制作時，由于工藝原因，其諧振中心頻率可能出現偏差。同時，基于不同的應用場景，以及不同材料的聲表面波器件所具有的不同的材料特性，實際制備及使用的聲表面波傳感器其中心頻率分散性較大，導致現有技術中，通常要求同型號的聲表面波傳感器要有專用的射頻收發系統與之匹配。

發明內容

本發明的目的為提供一種基于無線無源聲表面波傳感器的溫度檢測系統，以提高射頻收發系統對聲表面波傳感器的適配范圍；

本發明的另一目的為提供一種用于構建上述溫度檢測系統的射頻收發系統。

為了實現上述目的，本發明提供的溫度檢測系統包括射頻收發系統及安置于被測對象處的聲表面波傳感器，射頻收發系統包括控制單元、人機交互單元、收發天線、發射鏈路、接收鏈路及選擇開關單元：人機交互單元與控制單元通訊連接，用于接收針對檢測控制參數的設置輸入及受控制單元控制地輸出溫度檢測結果；收發天線為多頻天線；發射鏈路受控于控制單元，沿信號在發射鏈路中的行進方向，依序包括電連接的射頻信號生成模塊、開關模塊、頻率適配模塊及功率放大模塊，頻率適配模塊可置換；接收鏈路受控于控制單元，沿信號在接收鏈路中的行進方向，依序包括電連接的濾波模塊、信號放大模塊及功率檢波模塊，濾波模塊可置換；選擇開關單元，用于有選擇地將發射鏈路與接收鏈路中的一者與所述收發天線連接。

基于上述結構設計的射頻收發系統，可根據不同聲表面波傳感器，通過人機交互模塊輸入檢測控制參數，并選用與該聲表面波傳感器相匹配的模塊以置換頻率適配模塊與濾波模塊，從而可使該射頻收發系統可適用于不同頻段的聲表面波傳感器及檢測環境的變化，從而無需配置大量的射頻收發系統，有效地節約成本。此外，基于開關模塊與選擇開關模塊的設置，可有效地對發射信號與響應信號進行隔離，以提高該系統的工作穩定性與檢測準確度。