[發(fā)明專利]一種PT對稱型LC無源無線傳感系統(tǒng)實現(xiàn)多參數(shù)測量的方法

有效

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• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111829559B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周彬彬;董蕾;王立峰;黃慶安
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01D5/243
• 分類號: G01D5/243
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發(fā)明公開了一種PT對稱型LC無源無線傳感系統(tǒng)實現(xiàn)多參數(shù)測量的方法，屬于測量、測試的技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括LC無源無線傳感器以及與其通過耦合電感無線連接的讀出電路，通過設(shè)計探測電路與LC無源無線傳感器電路的電容值、電感值和電阻值，使得探測電路與LC無源無線傳感器電路的諧振頻率相等、系統(tǒng)的增益和損耗也相等，從而滿足PT對稱性。本發(fā)明提出的一種基于PT對稱LC無源無線傳感系統(tǒng)實現(xiàn)多參數(shù)測量的方法使得傳感器作為單個諧振回路，通過阻抗相位頻率掃描便可實現(xiàn)多個參數(shù)的測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線無源傳感系統(tǒng)技術(shù)，特別涉及一種PT對稱型LC無源無線傳感系統(tǒng)實現(xiàn)多參數(shù)測量的方法，屬于測量、測試的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無線傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對傳感器提出了新的要求，即一個傳感器節(jié)點可以測量多個參數(shù)實現(xiàn)傳感節(jié)點的多功能化。實現(xiàn)LC無源無線傳感器的多參數(shù)檢測最簡單的方法即是采用傳感器陣列(Sensors Array)形式，其中，每個LC傳感器回路的諧振頻率間隔開并且相互間要避免電磁干擾。很明顯，通過這種陣列形式實現(xiàn)多參數(shù)測量系統(tǒng)的器件面積是成倍增加的，多層金屬工藝可以實現(xiàn)多個 LC回路的垂直疊加，從而節(jié)省器件面積，但是LC傳感器中的電感耦合使得情況變得復(fù)雜，各LC回路諧振頻率之間的相互影響使得電路分析復(fù)雜，測量頻率不準(zhǔn)確。

傳統(tǒng)的傳感系統(tǒng)僅僅根據(jù)諧振頻率的測量值標(biāo)定傳感器參數(shù)是阻礙傳感節(jié)點多功能化的主要原因之一。原因在于，不論LC傳感器包含幾個敏感電感或者敏感電容，LC回路由于互感耦合或者等效電容合并最終成為一個等效的LC串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其諧振頻率峰只有一個，因此無法反應(yīng)出各個敏感電感、敏感電容的變化。歸根結(jié)底，從數(shù)學(xué)的角度上來說，關(guān)于諧振頻率的表達(dá)式只有一個方程，無法解出多個未知數(shù)(即多個敏感電感、敏感電容)。

目前，解決傳統(tǒng)傳感系統(tǒng)不能測量每個敏感器件參數(shù)這一問題的常用方法是：利用溫度敏感材料做成電感以利用其寄生電阻作為敏感方式之一，利用敏感電容作為另一種敏感方式，從而進(jìn)行雙參數(shù)的測量，同時測量LC傳感器的諧振頻率和Q值/輸入阻抗，這樣能得到兩個方程，即可解出兩個敏感量。這種方法僅限于雙參數(shù)的測量，不能擴展為三個以及更多參數(shù)的測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是針對上述背景技術(shù)的不足，提供了一種PT對稱型LC 無源無線傳感系統(tǒng)實現(xiàn)多參數(shù)測量的方法，該系統(tǒng)中探測電路與LC無源無線傳感器電路通過電感磁諧振強耦合無線連接。通過設(shè)計使得探測電路與LC無源無線傳感器電路的電容值、電感值均相等，因此探測電路與LC無源無線傳感器電路的諧振頻率相同；電阻值互為相反數(shù)，因此系統(tǒng)增益和損耗也相等，滿足PT 對稱性。本發(fā)明提出的PT對稱LC無源無線傳感系統(tǒng)使得傳感器作為單個諧振回路，通過阻抗相位頻率掃描實現(xiàn)了僅僅測量諧振頻率便可測量3個參數(shù)?？朔送瑫r測量LC傳感器的諧振頻率和Q值/輸入阻抗，僅用于進(jìn)行雙參數(shù)的測量不能擴展為三個以及更多參數(shù)測量的技術(shù)問題。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

一種PT對稱型LC無源無線傳感系統(tǒng)實現(xiàn)多參數(shù)測量的方法，采用包含讀出電路和LC無源無線傳感器電路的系統(tǒng)實現(xiàn)，讀出電路與LC無源無線傳感器電路通過電感磁共振強耦合無線連接。

LC無源無線傳感器電路包括第一電感線圈、敏感電阻、敏感電容，第一電感線圈的一端連接敏感電阻的一端，敏感電阻的另一端連接敏感電容的一極，敏感電容的另一極連接第一電感線圈的另一端。