耦合系数对无线无源传感器信号读取的影响

研究了耦合系数对无线无源传感器信号读取的影响。通过建立无线无源LC传感器的集总电路耦合模型,对其进行理论分析,推导出了天线端阻抗参数的理论表达式,结合MATLAB软件仿真,从理论上得出,通过天线端阻抗参数提取出来的传感器谐振频率变化量受耦合系数的影响,并得到实验验证。理论分析和实验测试表明,在进行无线无源传感器耦合系统设计时,应选取合适的耦合系数,来提高测量灵敏度。

无线无源力/热传感器与测试技术研究现状

针对力热传感器多数采用有线有源的技术方案,难以适用于高温、高压、强振以及机械动力旋转部件等环境下的力热参数原位测试问题,阐述了进行无线无源传感器件研究的重要意义,并对声表面波(surface acoustic wave,简称SAW)传感器、LC谐振互感耦合传感器以及超材料传感器等3类无线无源力热传感器进行了总结及现状分析。首先,描述了无线无源力热传感器的需求情况;其次,介绍了3类传感器的工作原理、传感性能及其在独特场景下的具体应用;最后,讨论了无线无源传感器发展过程中的瓶颈问题,指出了未来可能改善和提升的发展方向。

无源无线应变传感器中压电材料接触力学模型研究

针对现有无源无线传感器存在稳定性差,抗干扰能力不强,传输距离过短的问题,提出一种新型无源无线应变传感器。该传感器由两个线圈和一个体声波传感器组成,体声波传感器包括传力结构和石英晶片,其可将被测表面的应变转化为可检测的石英谐振频率偏移。首先,建立了半椭圆接触模型,研究接触力、激励电压、接触元件形状对石英的影响,以提高传感器性能;其次,设计了石英加载装置,实现石英表面微力加载研究;最后,搭建了无源无线应变传感系统,传输距离可达5 cm,分辨率约为4.2 Hz/με,应变测量范围为600με,重复性实验显示RSD为5.47%。实验结果表明,该传感系统具有良好性能,在未来将与无人机结合为大型结构应变测量提供有效的解决方案。

无源无线多功能传感器在低压600 V系统中的应用研究

该文提出了一种无源无线多功能传感器,能够利用电缆周围的电磁能量和热能进行供电,同时测量电缆的温度值和电流值,根据电缆的带电状态进行判断和报警。详细介绍该传感器的原理、结构、技术细节和工作流程,并以特高压换流站伴热带为例,展示该传感器的应用方案和效果。实验结果表明,该传感器能够实现对电缆的实时监测和分析,提高电缆运行的安全性和可靠性,节约能源和成本,简化安装和维护,适用于各种环境,具有较高的创新性和实用性。

低压600 V系统中无源无线多功能传感器的设计与实现

该文介绍一种应用于低压600 V系统的无源无线多功能传感器。该传感器能够在线监测电缆的带电状态、电流值和温度值,并通过无线通信上传至采集装置,实现无线电流及温度的监测和分析,捕捉设备运行异常状态。该传感器无需任何外部电源供电,只需要将被测电流线穿入传感器的穿线孔中,通过电缆周围感应电磁能量供电,适用于高电压、大电流、强磁场的特殊环境,保证监测数据的准确性。

基于无源无线传感器的10kV高压室测温方案研究

近年来由触头温度异常引起的10kV开关柜事故屡见不鲜,严重影响了其安全效益和运行质量。研究从10kV高压室中开关柜运行现状出发,设计一种基于无线测温实时温度在线查看系统。将无源无线测温装置安装在电缆头上,在所需监测的高压室内安装一个信号接收器。由分布在不同发热点的无源无线传感器采集电缆表面温度,经接收器汇总、传输、处理并转化,借助流量卡发送至终端显示,从而为配电运维管控提供有效参考依据。

基于LTCC的无线无源压力传感器的研究

设计了一种基于低温共烧陶瓷(LTCC)的无线无源压力传感器,利用传感器谐振频率对不同应变的响应来表征传感器的应变特性,采用互感耦合的方式对传感器的谐振频率进行读取。搭建了压力测试平台,通过对天线特征参数的测试获取传感器的谐振频率,测试结果表明,基于LTCC的无线无源压力传感器的谐振频率随外界压力的增大而减小,谐振频率随压力的变化近似于线性变化,灵敏度约为543.12 kHz/bar。

一种LC谐振无线无源温度传感器的研究

无线无源传感器在工业领域具有重要的应用。设计了一种基于高介电常数陶瓷基板的无线无源LC谐振温度传感器,采用电感耦合的方式无线测试了传感器在不同温度下的特性。测试结果表明所制作的无线无源温度传感器谐振频率为1.2 MHz,随着温度的升高其谐振频率线性降低,灵敏度为2.3 kHz/℃。制作的器件实现了非接触式的温度测量,可以在比较恶劣的环境下使用。

基于高温烧结氧化铝陶瓷的无线无源温度传感器

通过高温烧结技术获得了总体尺寸为28 mm×28 mm×0.47 mm的氧化铝陶瓷基板,结合厚膜技术在该基板上印刷无源LC串联谐振电路,设计并制备了一种基于氧化铝陶瓷的无线无源温度传感器。在18℃~300℃的温度范围内实现了传感器的无线测试,测试结果表明该温度传感器呈现出了良好的线性特征,线性范围大且非线性误差小,其谐振频率对温度的灵敏度约为2.75 kHz/℃,可应用于高温恶劣环境下的温度检测。

MEMS无线无源电容压力传感器结构设计及制备

摘要：设计了一种无线无源电容压力传感器。传感器采用MEMS工艺由硅-玻璃浆料-硅键合而成，独特的三层结构设计用以实现高温环境下的测量。应用有限元分析软件对传感器结构进行了仿真分析，并详细介绍了其加工工艺；引进了一种新型的非接触无源测量技术，用于检测传感器压敏电容极板间距的变化。测试结果表明，传感器可以实现外界压力信号与谐振频率信号之间的转化，传感器在0～200kPa压力下，谐振频率随压力变化近似成线性关系且谐振频率随压力的增大逐渐减小，灵敏度约为10．6kHz／kPa。

无线无源气体传感器的制备和测试

介绍了氨气传感器的制备和测试,利用原位聚合法将聚苯胺以多壁碳纳米管为核心进行聚合反应制备出介电纳米复合材料,将制备的介电纳米复合材料喷涂到传感器上作为气体传感器的敏感层,从而制备了复合材料的氨气传感器。作为对照组,采用相同的方法制备了纯聚苯胺敏感材料,在聚合过程中未掺入多壁碳纳米管,制备了纯聚苯胺气敏材料的氨气传感器。实验结果表明,多壁碳纳米管的适量掺入有效提高了传感器的灵敏度。在最佳温度45℃下,复合材料的氨气传感器对体积分数为3×10（-4）的NH_3的灵敏度为12.070 MHz,约为纯聚苯胺传感器的4.2倍。聚苯胺和多壁碳纳米管的介电纳米复合材料对NH_3具有很好的选择性。

LC无源无线气体传感器的制备及对NH_3气敏特性的研究

采用酸化后的碳纳米管与聚苯胺掺杂作为传感器的气敏材料。通过丝网印刷技术将无铅铝浆印刷在氧化铝陶瓷基板上形成电感线圈,并将制备好的气敏材料涂覆到电感线圈上,制备出LC谐振式无源气体传感器。制作成气体传感器后在NH3气氛中进行测试分析,实现了在密闭环境下的非接触测量。重点分析了在室温下NH3气体的浓度对传感器谐振频率f0的变化及响应恢复时间的影响,结果表明气体浓度在300×10-6时,传感器的灵敏度为4.499 MHz。

谐振式无线无源温度传感器的高温性能优化与设计

基于谐振腔理论设计了一款适合在超高温下工作的无线无源温度传感器。通过对传感器进行建模分析,研究了传感器的各项参数对谐振频率的影响,确定了传感器的最佳结构尺寸。并且根据优化结果进行传感器的制作。该传感器以氧化铝陶瓷作为基底,采用丝网印刷技术将缝隙天线集成到基底上。最后,搭建测试平台对传感器的性能进行测试。结果表明,25~400℃时传感器的灵敏度为66.667 kHz/℃,400~1 000℃时传感器的灵敏度为216.667 kHz/℃。经过实验测试证明该传感器可应用于航空航天等领域的高温测量。

基于LC谐振的无线无源应变传感器研究

研究一种平面螺旋电感和叉指电容并联结构的LC谐振无线无源应变传感器,利用LC谐振回路的谐振频率对不同应变的响应来表征传感器的应变特性,采用电感耦合的方式来实现无线检测。结果显示LC应变传感器的谐振频率随外加张应变增加而降低,沿电容电极长度方向谐振频率变化对应变的响应灵敏度约为0.3 kHz/με,垂直于电容电极长度方向约为0.2 kHz/με。

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 。

时域加窗技术改进无源无线SAW传感器测试研究

无源无线声表面波(SAW)传感器能工作在十分恶劣的环境中监控温度、应变、扭矩等因素的变化。利用无线测试传感器的群时延特性能方便地获得SAW传感器的谐振频率。但在一些复杂的环境中无线测试时会遇到环境反射的问题,此时测试的群时延曲线会产生畸变,不利于提取SAW传感器的谐振频率。利用测试群时延特性的方法搭建了测试系统,对测试结果使用了时域加窗技术。结果表明:时域加窗技术能够有效抑制环境反射对群时延的影响,这对于提高无源无线SAW传感器实际应用中的信噪比具有重要的意义。

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 。

无线无源谐振式传感器读取单元的设计与研究

基于LC谐振传感器的互感耦合原理,研究并设计了一种基于ASIC的专用模拟集成电路测试模块的新颖读取单元。论述了无线无源LC谐振传感部分频率读取方法的理论模型,介绍了利用该模块产生扫频信号的电路结构,并详细阐述了数字化存储与PC后处理结合的测试方法。实验结果表明,传感器与读取天线的耦合距离为2.5 cm时,在0~0.3 MPa的压力范围内,使用该读取单元测得的传感器谐振频率与阻抗分析仪读取的数据表现出良好的一致性,最大相对误差为5.36%。该读取单元为无线无源LC谐振传感器应用于实验室以外的实际工程环境提供了可能。

双层结构的无线无源柔性压力传感器设计

本文设计了一种双层结构的基于平面螺旋电感与叉指电容并联结构的LC谐振式无线无源柔性压力传感器。该传感器利用平面LC谐振回路的谐振频率随着外界应力的变化而改变的特性,采用电磁耦合的方式来实现对外部压力的无线测量。通过高频电磁仿真软件HFSS的建模与仿真,表明:该双层结构的传感器具有良好的压力测量特性,其有效测量距离达到了35 mm,高于单层结构的测量距离(25 mm),且可恢复性和重复性能良好,在电子皮肤和智能穿戴领域有着广阔的应用前景。

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。