一種聲表面波溫度傳感器的製作方法

2023-11-10 16:23:07 2

本發明涉及聲表面波器件技術領域，尤其涉及一種聲表面波溫度傳感器。

背景技術：

基於聲表面波技術所製作的器件因其具有尺寸小、價格低廉、工藝簡單、性能優良等特點，故在無線通信系統中得到廣泛的應用。聲表面波傳感器中利用聲表面波器件作為換能或傳感元件，通過傳感器感知外界因素如溫度、壓力、氣氛、化學環境、加速度等的變化，換能器將之轉變為電學信號的變化，從而達到監測的目的。以聲表面波器件製成的各類傳感器最大的特點是無源無線，即傳感器無需電池供電，聲表面波傳感器還有生產成本低，測量精度高，可靠性高、動態響應快、使用壽命長，能在惡劣的電磁環境和高溫環境下工作的優點，因此被廣泛應用於汽車、能源、航空航天等領域。

由於聲表面波溫度傳感器測量的溫度有一個範圍，而溫度數據又和頻率對應，所以溫度傳感器在工作時需要佔用一定的頻譜帶寬。頻譜資源是稀缺資源，屬於國家管制範疇，並不能隨意使用。因此，聲表面波傳感器的工作頻率只能設計在國家無線電委員會允許的免申請開放頻段內，這種頻段一般帶寬很窄，能容納的傳感器數量有限，這樣會造成在採集器天線覆蓋的輻射範圍內，無法安裝多個傳感器的情況，否則會造成傳感器地址衝突，無法區分的情況。

如果在一個空間範圍內，有多個溫度傳感器同時工作，這些傳感器要彼此區分，只能各佔有一段頻譜帶寬，且每個傳感器佔用的頻段不能重疊，否則會互相串擾。這種靠分頻段佔用頻譜帶寬來識別傳感器地址的方式，會佔用大量的頻譜資源。

技術實現要素：

針對現有技術的上述缺陷和問題，本發明實施例的目的是提供一種帶地址編碼功能的聲表面波溫度傳感器。本發明採用地址編碼技術，在多個聲表面波溫度傳感器工作於採集器天線覆蓋的同一輻射範圍內時，給每個聲表面波溫度傳感器賦予一個不同的地址，從而有效解決現有技術中同一輻射範圍內，有多個聲表面波溫度傳感器同時工作時，容易造成傳感器地址衝突、無法區分的情況，以及單個聲表面波溫度傳感器佔用的頻率帶寬窄，對應的溫度傳感器測溫範圍小，頻譜資源利用率低的技術問題。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明的聲表面波溫度傳感器，包括saw溫度感應部分，所述saw溫度感應部分包括設置在基座上的saw溫度感應器件，所述saw溫度感應器件分別包括壓電基片和設置在壓電基片上的idt叉指換能器和反射柵條，還包括saw地址編碼部分，所述saw地址編碼部分包括設置於基座上的saw地址標籤，所述saw地址標籤採用idt叉指換能器和地址標籤反射柵條分離設置的saw延遲線結構，所述地址標籤反射柵條為帶有編碼的反射柵條。

進一步地，所述地址標籤反射柵條採用的編碼方式為信號幅度、相位、時延、脈衝位置中的一種或多種。

進一步地，所述地址標籤反射柵條採用的編碼方式為信號幅度；所述地址標籤反射柵條上對應「0」和「1」兩個編碼狀態，分別對應顯示反射信號的「有」和「無」；當地址標籤反射區域設計n條反射柵條時，則相應得到2n個狀態信息，每條狀態信息對應不同地址編碼。

進一步地，所述地址標籤反射柵條採用的編碼方式為相位；通過設計地址標籤反射柵條的結構，對反射回波的相位進行控制，使其產生0°相位或180°相位的反射信號，並分別對應編碼為「0」和「1」；當設計n條相位反射柵時，則相應得到2n個狀態信息，每條信息對應不同地址編碼。

其中，地址容量也可以根據地址標籤反射柵條的數量來設計。

進一步地，所述地址標籤反射柵條採用的編碼方式為時延或脈衝位置；在所述壓電基片上等距離標註若干槽位，每個槽位代表地址標籤反射柵條可能放置的位置，並將所述槽位分為兩組，且兩組槽位間設置絕緣帶，所述絕緣帶代表無數據區，在每組槽位上放置一個地址標籤反射柵條，由於所述地址標籤反射柵條放置的位置不同，在時域內回波位置不同，每個回波都有相應的時延，以此對應不同的地址信息。

進一步地，還包括傳感器天線，所述saw溫度感應部分和saw地址編碼部分共用所述傳感器天線，且saw溫度感應部分和saw地址編碼部分的工作頻段不重疊，均屬於所述傳感器天線的頻段範圍。

進一步地，所述saw溫度感應器件採用idt叉指換能器和反射柵條混合設置的諧振器結構。

本發明提供的聲表面波溫度傳感器，將saw溫度感應部分與saw地址編碼部分結合在一起，共用天線，saw地址編碼部分的反射柵信號能和saw溫度感應部分諧振器的頻率進行疊加，疊加後的頻譜信號帶有地址編碼信息，從而實現聲表面波溫度傳感器帶有地址編碼的目的。本發明採用地址編碼技術，增加單個聲表面波溫度傳感器佔用的頻率帶寬，相應增加聲表面波溫度傳感器測溫範圍。同時，滿足了在採集器天線覆蓋的同一輻射範圍內，可以同時支持多個聲表面波溫度傳感器工作，進而減少了聲表面波溫度傳感器頻譜資源佔用，提高了頻譜資源利用率。另外，由於單個聲表面波溫度傳感器佔用的頻率帶寬增加，相應增加了傳感器的抗幹擾能力，進而成倍提高了聲表面波溫度傳感器的測溫精度。同時，因為傳感器增加地址編碼，所以解決了在同一測量空間內，不能同時監測多個溫度點的問題，極大的提高了產品應用前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明的聲表面波溫度傳感器結構連接示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明的實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

根據圖1所示，作為實施例，本發明的聲表面波溫度傳感器，包括saw溫度感應部分，上述saw溫度感應部分包括設置在基座上的saw溫度感應器件，saw溫度感應器件分別包括壓電基片和設置在壓電基片上的idt叉指換能器和反射柵條，還包括saw地址編碼部分，上述saw地址編碼部分包括設置於基座上的saw地址標籤，saw地址標籤採用idt叉指換能器和地址標籤反射柵條分離設置的saw延遲線結構，上述地址標籤反射柵條為帶有編碼的反射柵條。

saw溫度採集系統的工作方式屬於無線通信模式，是利用採集器接收到的傳感器信號來確定傳感器的溫度及地址信息。其工作過程是：採集器發出射頻查詢脈衝，只要saw傳感器進入查詢範圍內，傳感器天線就會接收到這個信號，這時與天線相連的idt叉指換能器會被接收的信號驅動，idt叉指換能器會將接收到的電磁波通過逆壓電效應轉換為在壓電基片表面傳播的聲表面波，這個聲表面波在基片上傳播的過程中會與預先在基片上放置的具有一定編碼信息的反射柵組相遇，這時會在反射柵上發生反射和透射現象，所有反射柵反射回來的反射波鏈會再次傳播到idt叉指換能器上，這時的反射波鏈會攜帶按時間變化的反射柵組的編碼信息，再通過idt叉指換能器的壓電效應把反射信號轉化成帶有編碼信息的電磁波信號，繼而由天線傳播至採集器接收，通過對接到的信號進行解碼，採集器就可以得到saw傳感器的完整信息了。

本發明上述地址標籤反射柵條優選採用的編碼方式為信號幅度、相位、時延、脈衝位置中的一種或多種。

其中，上述地址標籤反射柵條採用的編碼方式為信號幅度；上述地址標籤反射柵條上對應「0」和「1」兩個編碼狀態，分別對應顯示反射信號的「有」和「無」；當地址標籤反射區域設計n條反射柵條時，則相應得到2n個狀態信息，每條狀態信息對應不同地址編碼。

上述地址標籤反射柵條採用的編碼方式為相位；通過設計地址標籤反射柵條的結構，對反射回波的相位進行控制，使其產生0°相位或180°相位的反射信號，並分別對應編碼為「0」和「1」；當設計n條相位反射柵時，則相應得到2n個狀態信息，每條信息對應不同地址編碼。

其中，地址容量也可以根據地址標籤反射柵條的數量來設計。

上述地址標籤反射柵條採用的編碼方式為時延或脈衝位置；在上述壓電基片上等距離標註若干槽位，每個槽位代表地址標籤反射柵條可能放置的位置，並將上述槽位分為兩組，且兩組槽位間設置絕緣帶，絕緣帶代表無數據區，在每組槽位上放置一個地址標籤反射柵條，由於上述地址標籤反射柵條放置的位置不同，在時域內回波位置不同，每個回波都有相應的時延，以此對應不同的地址信息。

本發明的聲表面波溫度傳感器通過傳感器天線接收和傳輸信號，上述saw溫度感應部分和saw地址編碼部分共用上述傳感器天線，且saw溫度感應部分和saw地址編碼部分的工作頻段不重疊，均屬於上述傳感器天線的頻段範圍。本發明優選的上述saw溫度感應器件採用idt叉指換能器和反射柵條混合設置的諧振器結構。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。