一種基于表面聲波的無源無線溫度傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度檢測設備領域，尤其涉及一種基于表面聲波的無源無線溫度傳感器。
【背景技術】
[0002]在工業(yè)、電力行業(yè)中，電氣設備運行過程中，溫度的過高或過低均意味著故障產(chǎn)生的可能性。傳統(tǒng)有源有線溫度測量方式周期長、施工復雜、效率低、不便管理。
[0003]在傳感器技術迅速發(fā)展的今天，對于許多應用的特殊場合，傳感器和被測單元間的聯(lián)機通常是無法實現(xiàn)的，例如，用聯(lián)機傳感器進行旋轉(zhuǎn)、電刷、電機轉(zhuǎn)子和許多運動物體的參量測量時，會產(chǎn)生許多的機械問題和電路問題，會出現(xiàn)中斷、噪聲，甚至根本無法進行測量。再如，直升飛機旋轉(zhuǎn)時螺旋槳尖端速度和角速度的測量，汽車碰撞時車內(nèi)加速度的測量，汽車輪胎內(nèi)部壓力、溫度和摩擦的測量等，也是不能采用聯(lián)機的方式，因此，必須采用無線傳感器來實現(xiàn)測量。無線測溫可解決分散、環(huán)境封閉等不便于布線的問題。目前，無線溫度傳感器主要以有源無線傳感器為主，這種傳感器收發(fā)距離非常遠，可用各種電路，控制和處理方便靈活。然而，對于許多不能提供電源，需長期監(jiān)測的場合，或電池不易更換的傳收位置和易燃易爆等危險場合的應用，這種有源無線傳感器顯然不適用。
[0004]無線傳感器按供能方式不同可分為兩種:主動式和被動式傳感器。前者由于有電池等電源供電，傳收距離遠，可采用各種電路，控制和處理方便、靈活，目前已廣泛應用。然而，對于許多不能提供電源，需長期監(jiān)測的場合，或電池不易更換的位置和易燃易爆等危險場合的應用，這種主動式的無線傳感器顯然不實用。被動式傳感器沒有電源(如電池)直接供電，它是靠電磁波的能量維持傳感器的工作。該類傳感器根據(jù)能量耦合方式又可分為兩類:電感線圈耦合型和天線型。采用線圈等電磁耦合方式，能量主要集中在線圈中心很近的區(qū)域，其發(fā)射與接收的距離很近，I米的距離已是耦合極限，I米以上的遠距離系統(tǒng)更是非常罕見。并且，耦合的電能直接提供給傳感器和處理電路，因此，要求發(fā)射的能量非常大。天線型傳感器采用天線收集空間的電磁能量，然后高效地轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，如電源、聲波等。天線型傳感器能感測各種物理量的大小，調(diào)制后的信號通過天線高效地轉(zhuǎn)化成電磁能量發(fā)送給遠程的接收系統(tǒng)，實現(xiàn)被動式無線的傳收和測量。由于能量轉(zhuǎn)換方式的不同，理論上它比電感耦合的傳感器有更遠的測量距離。
[0005]目前，表面聲波組件是將天線的電磁能直接、高效轉(zhuǎn)換為聲能進行發(fā)射與接收的最佳組件之一。但是射頻載波的產(chǎn)生通常需要混頻器，但是在433MHz ISM頻段上，如果采用混頻器設計，則會有很多缺點，例如修改頻點不靈活。在無源測溫系統(tǒng)控制器中，需要將接收信號相對于發(fā)射信號的頻偏測量后出來。通常的方法是使用混頻器獲得基帶信號，然后測量信號帶寬。但是這種方法需要低噪放大器以及射頻濾波器等分立元器件，增加了系統(tǒng)的成本與復雜度。同時由于發(fā)射載波與接收載波之間存在頻偏，可以使用FDD (頻分雙工)結(jié)構(gòu)同時進行信號的發(fā)射與接收，但是需要昂貴的雙工器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種可直接提取頻偏，基于表面聲波的無源無線溫度傳感器。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案為:
一種基于表面聲波的無源無線溫度傳感器，包括表面聲波傳感器，所述表面聲波傳感與BPF連接或者與零中頻接收機連接，其特征在于，零中頻接收機單元和與零中頻接收機單元輸出端依次連接的A/D轉(zhuǎn)換器、微控制單元MCU、射頻載波生成單元、功率放大器PA、濾波器BPF，所述射頻載波生成單元輸出端與零中頻接收機單元輸入端連接，
所述射頻載波生成單元，用于提供射頻載波，從而激勵所述表面聲波傳感器產(chǎn)生了接收載波；所述零中頻接收機單元，用于接收表面聲波傳感器的接收載波并提取發(fā)射載波與接收載波之間的頻偏測量；
所述微控制單元MCU，用于控制射頻載波生成單元發(fā)射載波并根據(jù)頻偏測量計算出接收載波頻率，再將計算出接收載波頻率換算為溫度值。
[0008]作為上述技術方案的改進，所述零中頻接收機單元包括依次連接的低噪放大器LNA、混頻器Mixer和射頻濾波器LPF。
[0009]作為上述技術方案的改進，所述射頻載波生成單元包括直接數(shù)字頻率合成器DDS和鎖相環(huán)PLL，所述鎖相環(huán)PLL輸出端與所述混頻器Mixer連接。
[0010]作為上述技術方案的改進，所述直接數(shù)字頻率合成器DDS包括依次連接的相位累加器、波形存儲器ROM、D / A轉(zhuǎn)換器和濾波器。
[0011]作為上述技術方案的改進，所述鎖相環(huán)PLL包括依次連接的鑒相器PD、低通濾波器濾波LPF和壓控振蕩器VCO。
[0012]作為上述技術方案的改進，所述微控制單元MCU的收發(fā)信機采用時分雙工TDD結(jié)構(gòu)。
[0013]作為上述技術方案的改進，所述的鑒相器ro的具體步驟為:鑒相器檢ro測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉(zhuǎn)換成Vd(t)電壓信號輸出，該信號經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓Vc (t)，對壓控振蕩器輸出信號Vo (t)的頻率實施控制。
[0014]本發(fā)明的有益效果有:
一種基于表面聲波的無源無線溫度傳感器，天線收集空間中特定頻段的電磁能，然后高效地轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如電源、聲波等。由于壓電效應和逆壓電效應，表面聲波傳感器能夠?qū)㈦姶挪ê吐暠砻娌ㄏ嗷マD(zhuǎn)換，實現(xiàn)機電能量互換，表面聲波組件將天線的電磁能直接高效轉(zhuǎn)換為聲能進行傳收。同時，利用零中頻接收機單元測量振蕩頻率偏移值，進一步與微控制單元MCU根據(jù)與振蕩頻率偏移值之間的關系，而確定待測溫度值。采用直接數(shù)字頻率合成器DDS模塊和鎖相環(huán)PLL倍頻結(jié)合的方式，為微控制單元MCU提供靈活的射頻載波。零中頻接收機單元，一步到位的將頻偏提取出來，簡化了頻偏測量。控制器收發(fā)信機采用TDD (時分雙工)結(jié)構(gòu)，避免了使用昂貴的FDD雙工器，降低了成本。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，其中: 圖1是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明實施例的直接數(shù)字頻率合成器DDS示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例的鎖相環(huán)PLL不意圖。
【具體實施方式】
[0016]參見圖1，一種基于表面聲波的無源無線溫度傳感器，包括表面聲波傳感器7，所述表面聲波傳感7與濾波器BPF4連接或者與零中頻接收機5連接，其特征在于，零中頻接收機單元5和與零中頻接收機單元5輸出端依次連接的A/D轉(zhuǎn)換器6、微控制單元MCUlj^