基于SAW傳感器的無(wú)源無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、面對(duì)開關(guān)柜內(nèi)高壓、強(qiáng)電磁場(chǎng)、空間狹小等苛刻環(huán)境，傳統(tǒng)的高壓開關(guān)柜溫度測(cè)量方法都各自存在不同的缺點(diǎn)。為此，本文設(shè)計(jì)了一套基于聲表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)傳感器的無(wú)源無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由諧振型無(wú)源無(wú)線溫度傳感器和基于雷達(dá)原理工作的高頻詢問器組成。
　　本系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)思路為:由詢問器產(chǎn)生高頻可調(diào)信號(hào)來(lái)激勵(lì)傳感器的叉指換能器(Interdigital transducers，IDT)產(chǎn)生SAW，S

2、AW將在傳感器的諧振腔內(nèi)發(fā)生疊加。當(dāng)激勵(lì)信號(hào)停止時(shí)，疊加后的SAW又將被IDT轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，又通過傳感器天線輻射出來(lái)，詢問器接收并采樣該回波信號(hào)，得到此頻率下回波信號(hào)的幅值。接著，詢問器會(huì)改變激勵(lì)信號(hào)的頻率，重復(fù)以上步驟，保證溫度引起的傳感器諧振頻率變化范圍在激勵(lì)信號(hào)變化的范圍內(nèi)。由于當(dāng)激勵(lì)信號(hào)頻率與傳感器諧振頻率一致時(shí)，傳感器將發(fā)生諧振，傳感器的回波信號(hào)最強(qiáng)，一個(gè)掃頻周期下來(lái)，詢問器便能得到該溫度下傳感器的諧振頻率，又因?yàn)閭鞲衅鞯闹C振

3、頻率與溫度有著線性關(guān)系，詢問器便可得出節(jié)點(diǎn)的溫度。論文的主要研究?jī)?nèi)容以及取得成果如下:
　　(1)通過推導(dǎo)SAW在壓電材料上的傳播方程，得到SAW的傳播特性，為各種SAW器件的制備提供依據(jù)。利用Matlab對(duì)IDT的頻率響應(yīng)、IDT的阻抗特性以及諧振器的頻率響應(yīng)進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了傳感器芯片設(shè)計(jì)的正確性。采用Smith圓圖工具設(shè)計(jì)了傳感器的阻抗匹配電路（該方法同樣適合詢問的阻抗匹配電路設(shè)計(jì)）。
　　(2)先借助ADS2008和

4、ADIsimPLL進(jìn)行電路分析設(shè)計(jì)，然后使用EDA軟件Altium Designer進(jìn)行了電路的繪制，最后使用Keil uVision4和QUARTUSⅡ進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，開發(fā)了高頻詢問器，詢問器能夠產(chǎn)生頻率434～436MHz，步長(zhǎng)為16KHz的高頻正弦信號(hào)。
　　(3)分析了系統(tǒng)干擾的來(lái)源及其對(duì)系統(tǒng)的影響，從軟硬件兩個(gè)方面提出了有效的抗干擾措施。利用示波器測(cè)試了詢問器的發(fā)射回路的性能，并借助信號(hào)源產(chǎn)生10MHz的正弦信號(hào)和Arb信