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．

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 。

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。

基于延迟线理论的无源声表面波气体传感器

针对单输入、单输出及双输入、双输出换能器构成的声表面波(SAW)气体传感器存在的缺陷,研究一种无线无源、温度可测的气体传感器。基于声表面波的延迟线理论,利用叉指换能器的转换能量原理,对叉指换能器及反射器进行合理布局,并使3个反射器之间互为参考反射器,获得一种新型的声表面波气体传感器。该设计减少了传感器中信号间及环境温度等因素对测量的干扰,提高了传感器的灵敏度和测量准确度。该传感器具有结构简单、无线无源等特点,适合在不宜接触的复杂工程环境下工作。

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。

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。

声表面波气体传感器的研究进展

介绍了声表面波气体传感器的基本结构和研究进展,指出了其存在的主要问题及解决方法:如温度控制电路可解决温度的影响;仿钻结晶碳覆盖层可解决湿度影响;人工神经网络技术可解决响应时间;监视声表面波的频率和振幅在高次谐波下的变化,可解决在低浓度工作时的灵敏度等问题。展望了声表面波气体传感器的发展趋势,认为该传感器的研究价值很高,市场前景广阔。

谐振型SAW无线无源传感器的测试系统研究

采用一种低成本、高效率的电路系统实现对谐振型无线无源声表面波(SAW)传感器的测试。该电路利用直接数字频率合成(DDS)技术产生不同频率的射频信号用以激励SAW传感器。在接收端采用功率探测器检测回波信号的包络,通过包络的变化得到待测物理化学参量的变化。该测试系统产生的激励信号功率最高可达10dBm,测试时间约为0.5s,与矢网测试结果相比,其测试相对误差仅为0.002 4%。实验结果表明,该系统能够稳定、可靠地实现谐振型SAW传感器的快速检测。

基于谐振型无源SAW传感器的制造系统热监测通信特性实验研究

为研究声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)传感器在制造系统中的通信特性,基于SAW技术,应用单端口谐振器,构建了制造系统中常见的两种情形,金属环境和旋转结构的温度测量装置。首先,分析了谐振型无源SAW传感器的温度测量原理,使用功率指标表示信号强度,以接收功率的对数来表达;其次,使用CST NWS仿真软件进行了金属板对无线信号通信特性影响的仿真实验,基于上述仿真模型在实际环境中使用金属板来验证仿真结果;最后,使用模拟主轴进行了旋转条件下的传输特性实验。实验结果表明,为保持SAW传感器的测量和数据传输性能,在制造系统中SAW传感器的最佳位置应考虑天线角度、方向、主轴转速、金属板位置和质询器天线与SAW传感器天线间隔距离等因素。研究结果将指导制造系统监测中SAW传感器的应用,并提供SAW传感器性能优化的理论依据。

基于声表面波技术的无线测量系统研究

本文分析了目前传感器发展的现状和声表面波技术的应用状况 ,介绍了声表面波传感器的两种工作模式的工作原理以及在研究过程中所采用的延迟线型声表面波测量系统的工作原理。同时利用这个系统进行了测量应变实验 ,理论和实验取得了较好的一致性。且具有较高的灵敏度。

表面波相控变频电磁声传感器的研制

电磁声传感器(EMAT)因其具有非接触、可设计性强等优势,在无损检测领域得到了广泛的应用。目前,大多数EMAT只能在固定频率下激发超声波,限制了传感器的应用范围,为此,提出了一种新型相控变频电磁超声传感器(PC-FC-EMAT),通过调控传感器激励信号的相控时延,可达到变频激励的目的。首先,提出了PC-FC-EMAT的设计方案,建立了PC-FC-EMAT的频域响应模型,揭示了洛伦兹力空间响应下相控时延对频域响应的作用机理;其次,建立了PC-FC-EMAT多物理场耦合仿真模型,研究了相控时延对PC-FC-EMAT时域及频域响应的作用规律,仿真验证了相控时延对PC-FC-EMAT频率响应的调控作用;最后,研制了PC-FC-EMAT,并开展实验研究。实验结果表明,所研制的的PC-FC-EMAT可实现4~12 mm的波长调控,频带范围覆盖252~687 kHz,满足设计要求。

编码式谐振SAW无源无线温度传感阵列系统

提出了一种新型编码式谐振声表面波无源无线温度传感系统。该传感系统采用间歇正弦脉冲串信号作为无线激励信号 ,而经谐振式声表面波器件延迟后的反射波是一瞬时变化的振荡波形 ,该反射信号的频率与声表面波器件固有频率相关。温度改变 ,其反射信号的频率也发生变化。该传感阵列系统利用不同延迟线构成编码器 ,可实现大规模的传感器构造。该方法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点。

新型无线测量系统研究

本文分析了目前传感器发展的现状和声表面波技术的应用状况 ,介绍了声表面波传感器的两种工作模式的工作原理。介绍了在研究过程中所采用的延迟线型声表面波测量系统的工作原理。同时利用这个系统进行了测量应变实验 ,理论和实验取得了较好的一致性 ,并具有较高的灵敏度。

声音时延测量的数字电路实现与应用

针对基于麦克风阵列的声源定位系统中声音时间延迟测量问题,提出一种互相关法测量声音时延的纯数字电路实现方案。使用微机电系统(MEMS)数字麦克风作为声音传感器采集两路声音信号,利用硬件描述语言Verilog在现场可编程门阵列(FPGA)中完成互相关算法数字电路实现。分别在Matlab和FPGA中测试验证声音时延测量结果,并将此方案应用于实际声源定位系统中。实际测试结果表明,设计的时延测量电路能快速地得出声音信号的时延值,且测得的声音时延满足声源定位系统对时延的要求,系统声源定位效果良好。

传感器

Y2000-62004-351 0008305无线可请求的通用传感器用声表面波延迟线=SAWdelay lines for wirelessly requestable conventional sensors[会,英]/Steindl,R.& Pohl,A.//Proceedings of 1998IEEE Ultrasonics Symposium,Vol.1.—351～354(Z)Y2000-62004-355 0008306采用线性调频脉冲声表面波延迟线结构的无线全石英封装压力传感器=A wireless AQP pressure sensor usingchirped SAW delay lines structures[会,英]/Reindl,L.& Ruppel.C C.W.//Proceedings of 1998 IEEE Ultra-sonics Symposium.Vol 1.—355～358(Z)