声表面波无源无线传感器研究

本文阐述了声表面波无源无线传感器的分类、原理和特点,详细介绍了声表面波无源无线传感器的发展历史、成功应用实例和国内外研究现状,分析了该传感器与其它传感器相比的优势和存在的不足之处,展望了研究的学术意义和潜在的应用前景。

声表面波无源无线传感器的设备一体化设计及其在配电设备温度监测中的应用研究

文章结合声表面波无源无线传感器的技术原理和特点,针对无源无线温度传感器早期试用或测试时暴露的问题,提出无源无线传感器的设备一体化设计原则,以中压开关柜动静触头温度、终端电缆头温度以及配电变压器顶层油温/油位在线监测为主要应用,探讨用于配电设备的内置型、设备一体化融合设计解决方案,为智能化配网中本体状态感知和主动预测预警的设备选型提供建议和参考,也为无源无线传感器在电力一次设备上的应用奠定了基础。

声表面波无线无源传感器

无线无源赋予声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)传感器的显著特点使其在物联网、智能电网、智慧城市等领域日益受到关注.综述了上海交通大学在SAW基础理论、器件精确仿真分析建模、传感器无线阅读装置设计、信息获取及处理算法以及应用等方面的研究成果,详细介绍了面向智能化配网中压开关柜动静触头温度、环网柜电缆终端头温度以及配网变压器油温/油位监测的声表面波无线无源温度传感器研发与应用情况,同时介绍了耐高温声表面波无线无源传感器研发进展以及在炼铝电解槽温度监控中的应用.

声表面波谐振器型无源无线温度传感器

介绍了一种新型的单端口声表面波谐振器构成的无源无线温度传感器。分析了间歇正弦信号无线激励的单端口声表面波谐振器的响应特性。该响应为幅度衰减的振荡信号 ,振荡的中心频率为声表面波器件固有频率。设计并构造了高效、快速、较远距离自动无线遥测温度的实验系统 。

时间延迟型声表面波无源传感器的无线访问

介绍了一种基于无源声表面波（ＳＡＷ）器件的无线传感器．作为敏感器件的 ＳＡＷ器件由作为换能器的 ＩＤ－Ｔａｇ和一组反射栅组成．由访问系统发射出的电磁波通过 ＩＤ－Ｔａｇ在 ＳＡＷ器件上激励起声表面波，此声表面波在器件表面传播，被ＳＡＷ器件本身状态参数调制后，反射回波再通过ＩＤ－Ｔａｇ转变成电磁波向空间发射．因此对访问系统接收到的回波信号进行分析即可得到被测量。即实现了无线传感．由于以ＳＡＷ器件为敏感元件可以研制各种各样的物理量、化学量传感器，这种无线访问传感系统可在各种场合得到应用．

声表面波谐振型无源无线温度传感器硬件系统

介绍了一种基于声表面波谐振器的无源无线温度传感系统,系统采用一次变频的构成方式,解决了传统传感系统存在电路结构复杂和控制灵活性差的缺点,给出了系统的具体构成、工作原理和天线的设计。与传统系统构成相比,本系统的构成更简洁,操作性和灵活性更强。实验验证了本系统构成方式的可行性和天线设计的优点。

无线无源声表面波传感器研究进展

声表面波(SAW)传感器是一种无线无源传感器,在元源传感、适应恶劣环境等许多方面具有普通传感器不能实现的优点。阐述了声表面波器件的原理和结构特点,并对射频信号收发、信息处理等关键技术进行详细论述,综述了近些年国内外的相关研究现状,并进行了总结与展望。

无源无线声表面波压力传感器研究

无源无线传感器可对快速移动或旋转等环境下的物体进行参数测量,具有无源无线等优势。为此,采用声表面波(SAW)技术和无线射频技术研究实现了一种结构简单的无源无线声表面压力传感器。基于CC1101无线射频模块实现对SAW压力传感器感知信息的无线接收。推导出CC1101射频收发模块的阻抗匹配网络的传递函数,通过MATLAB和Multism软件进行分析和仿真,确定了匹配网络的元件参数,使射频模块工作频率可调;设计并实现了传感器样机。试验结果表明,该无源无线SAW压力传感器具有精度高,稳定性好的特点,为其工程化提供了依据。

无源无线声表面波温度传感器及其在智能变电站中的应用

为了克服智能变电站温度检测环境复杂、非接触、精度低、成本高的缺点,研究并开发了一款无源无线声表面波智能温度传感器;研究了该型温度传感器的检测机理,并研究了无源无线声表面波智能传感器收发系统;设计了传感器系统射频模块匹配电路,并对输入输出信号进行了Multism仿真;基于无源无线声表面波传感器构建了智能变电站温度检测系统;现场试验发现系统温度精度提高了10%以上,长期运行无故障,表明该无源无线声表面波温度传感器在智能变电站测温中具有优异的表现,具有较广的应用前景。

基于声表面波谐振器和延迟线的编码型无源无线阵列传感器

提出了一种新型延迟编码式谐振声表面波无源无线传感系统。该传感单元由单端口谐振器和延迟线组成 ,激励信号采用间歇正弦脉冲串信号。响应为一变化的振荡波形 ,该信号的频率与声表面波器件固有频率相等。该传感阵列系统利用不同延迟线构成编码器不仅有谐振式无源无线传感器距离远的优点 ,而且 ,还具有延迟型大规模编码的优势。该方法提高了传感系统遥感测量的距离、灵敏度和信噪比 。

无线无源声表面波气压传感器

阐述了声表面波气压传感器的设计原理、结构及相应的遥测系统和数据采样处理系统。应用正交相位检测法,将几纳秒的时间差测量转化成较大的相位测量。采用回波幅值触发采样,有效提高采样及数据处理效率。设计的SAW气压传感器理论灵敏度可达0.7kPa,测量范围在为10～350kPa。

基于声表面波延迟线和谐振器的无源无线阵列传感器

本文介绍了延迟线型无源无线声表面波传感器的结构、传感器系统的组成、工作原理和传输特性。在分析延迟线型无源无线声表面波传感器缺点的基础上,提出了一种全新的谐振延迟型无源无线声表面波传感器的模型,并用延迟线和谐振器构造了这种传感器。它既有谐振型传感器传感距离远的优点,又有延迟线型传感器容易编码的优势。本文还分析了该传感器的信号响应特性和传感器系统的构造。

阻抗型无线无源声表面波传感器的研究

介绍了一种新型的阻抗负载型无线无源传感器,该传感器由声表面波器件与作为负载的外接传感器构成,采用声表面波器件进行信号传输。在工作时,外接传感器阻抗值的变化使声表面波器件反射回波特性也得到改变,通过检测该回波特性的变化,实现无线无源传感。基于耦合模模型的分析方法,得出了其级联P矩阵形式。针对电阻型和电容型两种不同类型的负载,分别对传感器进行了仿真分析和实际测试。试验结果表明,当电容型传感器作为负载时,可以以相位作为探测基准。

无源无线声表面波压力传感器校准技术研究

声表面波压力传感器是一种新型传感器,它的一大优势是具有无源无线信号传递特性,可以突破传统传感器线缆连接的限制,近年来受到国内外研究机构普遍重视。本文探讨了SAW压力传感器的校准技术,对某种商业传感器进行校准,使用最小二乘法分析校准结果,并进行不确定度评估。校准结果显示该传感器在误差、线性、重复性等方面可满足一定精度要求,通过进一步发展,有望在航天领域得到实际应用。

差分负载式无线无源声表面波应变传感器研究

在用声表面波(SAW)传感器直接测量应变时,易受到环境温度的干扰,将不可避免地产生力温耦合效应。针对该问题,该文提出了一种新型的外接应变传感器负载,并采用了差分结构的无线无源SAW应变传感器设计方法。传感器采用双通道SAW反射型延迟线作为无线传感系统的应答器,其中一个通道外接力容性应变片作为外接负载传感器以感知应变量,另外一个通道则外接参考负载以差分抵消测试环境温度变化的影响。该文结合耦合模理论,仿真了负载容性应变传感器电容变化引起的SAW传感系统响应特性。最后通过实验验证了这种差分负载式SAW应变传感器的可行性与有效性。

谐振型声表面波无源无线温度传感器件优化

本文利用有限元方法开展了一种基于声表面波(surface acoustic wave, SAW)的单端对谐振型温度传感器件的优化设计。利用参数化扫描方法,对YX石英晶体(YX-Quartz)表面SAW传播模态、导纳特性等进行分析,得到电极相对膜厚为1.5%时,器件具有最小损耗。同时结合等效电路模型,提取优化后器件的电学参数。在此基础上,实验制备出工作频率为436.56 MHz的谐振型SAW温度传感器件,测试品质因子达9 000,其频率温度系数为9.009 kHz/℃,线性度为5.506 9×10^(-5)%。结合射频读取模块,搭建了无源无线温度测试平台。实验结果显示全温范围(-20℃~120℃)内测温精度优于±2℃。

基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统

将声表面波传感器与信号无线保真(WIFI)技术相结合,提出了一种基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统。该系统由声表面波传感器、信号调理电路、处理器、WIFI模块和无线接收终端组成。声表面波传感器混频后的信号经过信号调理电路后,转换为处理器可计频的低频方波信号,并通过WIFI模块将采集到的信号无线发送到接收终端。通过一个输出信号范围在100 k Hz^350 k Hz声表面波传感器信号采集系统的实现,对该系统的结构、性能进行了验证和测试。实验结果表明,该系统可以实现测试范围内信号的采集、发送和无线接收,系统输入信号与无线接收终端接收信号之间的平均绝对误差为0.843 k Hz,最大相对误差为0.51%,无障碍环境有效采集范围约为100 m,有障碍环境有效采集范围约为50 m。

基于ICA盲源分离的声表面波无线传感器信号抗干扰方法

针对声表面波传感器无线信号易受环境中同频信号干扰的问题,设计了基于独立分量分析(ICA)盲源分离的抗干扰算法。该算法对传感器和同频干扰的混合信号进行分离,然后基于分离信号波形的衰减和等幅特征对信号进行判别。MATLAB仿真结果表明,算法能够有效分离混合信号并且保留了源信号的时域波形特征和频域信息。将抗干扰算法在基于数字信号处理器的信号采集和处理平台上实现并进行分离实验,设置不同的传感器信号和干扰信号强度并记录分离和判别结果,实验结果表明,在源信号的信号强度较为接近(信扰比在0.8~1.4范围内)且噪声影响可忽略的情况下,可达到95%以上的传感器信号准确判别率,有效地抑制了同频干扰。

应用于无线传感器的声表面波反射型延迟线的耦合模分析

基于耦合模理论对一种应用于无线传感器的声表面波(SAW)反射型延迟线的性能进行了优化模拟分析。结合混合等效电路模型推导出评价这种器件性能的时域反射系数S_(11)。典型的SAW反射型延迟线包含置于压电基片之上的一个换能器与沿声波传播方向设置的多个反射器。讨论了器件性能的各种结构性影响因素如换能器结构以及反射器类型等,并以此获得优化的器件设计参数。在理论优化分析的基础上,以41°YX LiNbO_3为压电基片,结合铝电极试验制作了采用单向单相换能器(SPUDT)与3个短路栅反射器的440 MHz SAW反射型延迟线器件,并与理论分析结果予以对比与评价分析。

基于声表面波器件的无源传感器的研究

利用声表面波器件的高频压电转换特性 ,研究设计了一种可实现无线访问的时间延迟型无源传感器。为提高回波信号的信噪比 ,在SAW器件的设计中 ,采用了一种并联式的新型结构以替代传统的共线式结构。利用一套射频访问系统 ,本文重点针对器件的力敏特性进行了实验研究。实验表明 ,合理地设计器件中ID -Tag与反射栅的参数 ,可稳定地测出器件上SAW的传播参数 ,测量结果不受器件与访问系统间距离的影响。利用这一原理 。