基于SAW傳感器的無源無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、面對開關(guān)柜內(nèi)高壓、強電磁場、空間狹小等苛刻環(huán)境，傳統(tǒng)的高壓開關(guān)柜溫度測量方法都各自存在不同的缺點。為此，本文設(shè)計了一套基于聲表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)傳感器的無源無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由諧振型無源無線溫度傳感器和基于雷達原理工作的高頻詢問器組成。
　　本系統(tǒng)主要設(shè)計思路為:由詢問器產(chǎn)生高頻可調(diào)信號來激勵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。當激勵信號停止時，疊加后的SAW又將被IDT轉(zhuǎn)換成電信號，又通過傳感器天線輻射出來，詢問器接收并采樣該回波信號，得到此頻率下回波信號的幅值。接著，詢問器會改變激勵信號的頻率，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信號變化的范圍內(nèi)。由于當激勵信號頻率與傳感器諧振頻率一致時，傳感器將發(fā)生諧振，傳感器的回波信號最強，一個掃頻周期下來，詢問器便能得到該溫度下傳感器的諧振頻率，又因為傳感器的諧振

3、頻率與溫度有著線性關(guān)系，詢問器便可得出節(jié)點的溫度。論文的主要研究內(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)進行了仿真，驗證了傳感器芯片設(shè)計的正確性。采用Smith圓圖工具設(shè)計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）。
　　(2)先借助ADS2008和

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