无线传感器制作和基于表面声波识别标签的温度测量.doc

无线传感器和识别标签温度测量个体识别测量传感器的往往有要求的，特别是在在传感器经常更换的试点或在他们需要个人校准数据时，例如在用于内燃机测试块案例。当前首要的问题，表面声波器件基本原则及其审讯被显示。 1.1 压力传感器识别商业的，可用AVL实现的，用识别标签装备的压力感应器显示在图1中。图 2显示了这种传感器的典型应用，直接接触发动机的燃烧室，在其中的压力能进行测量。为了能够鉴定这种传感器，利用了表面声波识别备（身份证）标签。那个查验的目的是自动分配正确的校准数据，并显示操作时间，特别是有用的结合温度传感器的监测。随着感应器内放置身份标签，不需要小心的安装的连接器即可以断开电缆和重新连接计算单元。这减少了设置时间，防止由故障线路及不正确的校准数据所引起的测量误差。 图.1. 配备了声表面波标签识别商业压力传感器照片第三方传感器不能直接装有这种标记技术，传感器识别电缆的开发，延伸传感器自动检测到应用领域也就是不同厂商在传感器的使用之处。 在燃烧内的恶劣环境引擎的识别标记已能够承受温度高达400摄氏度的温度，以及变温，震动和高速。这样的恶劣环境不包括在基于传统的半导体器件的识别解决方案。 图2. 发动机燃烧室的横断面，那里的压力到。声表面波传感器标记新的解决方案，必须符合现有的制度，即没有额外的应增加生产线并且那些， 连接到敏感的电荷放大器非常高的隔离生产线也要保留。另一项要求是机械与现有的感应器的兼容性，即编号标记必须足够小，以适应整个AVL传感器系列，绝不能增加很大的成本。高温稳定表面声波鉴定标签与在微波变动中用问询单元的操作结果作为选择的解决方案,只要他们符合上述所有标准。 1.2 声表面波基础知识基于物理的压电效应，一器件包含一个金属结构压电晶片 （换能器 （IDT），反射镜和耦合光栅）它的纯抛光表面[1]（另见图3）。 图3 SAW传感器的审讯一般由于压电效应电子信号在 一个IDT会刺激机械波沿标记的表面的传播。反之，一波在一个IDT抵达导致电荷分布，从而电信号在IDT内的终端。SAW器件的一个重要特征是波传播速度范围从3000到 5000米/秒，这是比在真空光速下降5个数量级。这使得微秒的延迟时间在小芯片尺寸[2]。波类型古典Rayleigh波，漏表面声波（），表面横波（STW).）。典型的基底材料是一种石英晶体，钽酸锂（LiTaO3），和铌酸锂（晶体）。石英，例如：展品温度敏感性几乎为零铌酸锂具有低损失[3]。材料的相对于晶轴方向的影响减少基体参数。由IDT结构上述材料带的宽度数微米微米尺寸技术应用频率可从约30 MHz至3 GHz范围。传统的SAW器件实行延时线，谐振器，滤波器和 振荡器电视接收器，移动通信 单位更多。此外，设备非常适合建设物理和化学低成本传感器， 并作为识别标签的应用。SAW器件的特点是能在短距离内无线询问他们。无线审讯的SAW标签无线审讯的声表面波传感器主要特点是他们完全被动的运作。图显示了一个典型的配置，组成审讯单元和附加天线表面波传感器审讯装置发送请求信号，接收天线和转换沿着SAW器件。反射镜部分在理想情况下，重新传输的延迟和衰减覆盖请求信号，根据反射阵地和传播速度的 表面声波设备。 这取决于材料特性 和环境条件，例如：温度，可以归纳的温度系数 。因此，往返延迟审讯信号时间设置正确选择反射位置，而这可以使用，例如：编码ID信息。温度 在传播速度取决于变化 可以用来确定设备的温度 同时，只要双方的影响可以分开毫不含糊。从系统理论的角度来看SAW器件天线组合可以被视为作为一个端口设备和讯相当于对反射系数测定，因此，审讯可以在时域，如以短脉冲或，例如：以啁啾信号。随后，我们仅仅将集中在频域审讯。2. 传感器标记概念该传感器标记系统主要由原传感器身份或传感器标签识别电缆，连接到传感器评价单位讯单。2.1 测量设置对所提出鉴定系统的基本概念传感器图 5碳化硅使用。 在第一个变种（图4）的的压力传感器直接配备了身份标签。压力传感器采用压电效应连接到传感器单元组成的第一阶段的电荷放大器。重要的是不要减少在信号路径中极高的绝缘电阻，至关重要的敏感负责测量。因此，直接耦合现有测量线问题。系统只能使用现有的屏蔽连接 没有直接的欧姆接触。其RF -审讯单位电容耦合到信号线和编号，标签内的压力传感器无线耦合，以保持高电阻。传感器评价单控制读写。除了执行与附加传感器，审讯单位从连接的传感器识别传感器在后台数据库，网络所有的评价单位，提供了额外的信息，例如校准数据或确定传感器生命的时间期限。与此方法，所有组件仍然可以互换，但校准信息是评价单位每日。 图.4.传感器的识别系统配置，标签组成的编号压力传感器，传感器评价单标签的ID额外RF单，该传感可分离电缆 图5示意图传感器识别电缆的结构，包括一个传感器