[發明專利]一種雙芯片聲表面波無源無線測溫傳感器及其測溫方法

在審

• 申請號: 201910153500.1
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109682493A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 王文森;楊傳凱;菅永峰;李文慧;尚宇;劉晶;劉強;任雙贊;吳昊;郭安祥;魏昊焜;吳子豪;李善斌;劉紹侃
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;國網陜西省電力公司;北京中訊四方科技股份有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01K11/26
• 分類號: G01K11/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種雙芯片聲表面波無源無線測溫傳感器及其測溫方法，包括：兩個并聯的諧振型聲表面波傳感器芯片；其中一個諧振型聲表面波傳感器芯片為正溫度系數，另外一個諧振型聲表面波傳感器芯片為負溫度系數。本發明中，通過兩個芯片諧振頻率差值與溫度呈線性關系從而演算出溫度值，能夠避免因環境條件變化引起起始的頻率變化導致的起始溫度變化，可提高溫度測量精度。

技術領域

本發明屬于聲表器件應用開發技術領域，特別涉及一種雙芯片聲表面波無源無線測溫傳感器及其測溫方法。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，電力供應量日益增加，現代電力向著高電壓、大容量迅速發展，電力系統的安全和效率運營關系到整個國民經濟的發展和人民生活的穩定。對于電網的安全運營及電力系統資源的最優化利用方案實施，最有效的方法是對電力設備進行監測；其中，溫度是需要監測的重要數據之一。

電力設備溫升主要是由流過電纜的電流引起的。對于電纜中正常電流，電力設備溫度會保持在一定的水平。當電力設備中有節點發生短路或者絕緣老化時，表現出來特征的就是該處局部發熱，溫度異常升高；繼而觸電膨脹氧化使節點電阻增大，發熱量進一步上升，溫度繼續升高，形成一個惡性循環。因此，通過對電力設備溫度的監測，即可知曉電力系統運營的負荷情況；通過整合電網信息資源，可以實現電力信息和資源共享的最大化，在發生設備隱患的第一時間就能發現并處理隱患，且在保證電力系統安全運營的情況下，提高電力電網輸送電力的效率。

目前，電力系統設備的測溫通常采用聲表面波(SAW，Surface Acoustic Wave)技術，該技術具有的優點包括：物理化學特性穩定，使用壽命長；SAW傳感器采用被動感應方式，無需電池驅動；傳感器和采集設備之間無線連接，不影響系統絕緣性能，安全性高；線性度好。聲表面波傳感器芯片是在石英晶體壓電材料通過半導體平面工藝制作而成，諧振型聲表面波傳感器利用諧振頻率的改變與溫度的改變在一定溫度范圍內呈線性的關系，當同一個換能器通過壓電效應將聲信號轉變成無線應答信號輸出后，就可以通過測量頻率變化得到溫度值。該技術頻率變化值與溫度值的變化通過設計基本是固定的，但是現有的聲表面波諧振型溫度傳感器由于受外界溫度濕度的影響以及隨著使用壽命的增加，起始點的頻率會發生變化，引起起始點的溫度值發生變化，這樣會導致測溫精度降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙芯片聲表面波無源無線測溫傳感器及其測溫方法，以解決上述存在的技術問題。本發明的聲表面波測溫傳感器能夠提高溫度測量精度。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種雙芯片聲表面波無源無線測溫傳感器，包括：兩個諧振型聲表面波傳感器芯片；

所述兩個諧振型聲表面波傳感器芯片并聯；

其中一個諧振型聲表面波傳感器芯片為正溫度系數，另外一個諧振型聲表面波傳感器芯片為負溫度系數。

本發明中，所述兩個諧振型聲表面波傳感器芯片除晶體切向不一致以外，其余工藝及技術條件均一致。

本發明中，通過所述兩個諧振型聲表面波傳感器芯片諧振頻率差值與溫度呈線性關系測算溫度。

本發明中，測算溫度的公式為：

T＝T₀+KaΔ(F2-F1)，

式中，T代表測定的溫度值，T₀代表起始溫度，Ka代表雙芯片頻率溫度系數，Δ(F2-F1)代表兩芯片諧振頻率之差的變化量。

一種本發明的雙芯片聲表面波無源無線測溫傳感器的測溫方法，通過所述兩個諧振型聲表面波傳感器芯片諧振頻率差值與溫度呈線性關系測算溫度。

本發明測溫方法中，測算溫度的公式為：T＝T₀+KaΔ(F2-F1)，