一種雙聲路聲表面波溫度傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙聲路聲表面波溫度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳感器不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，還與我們的日常生活息息相關(guān)。傳 感器能為我們提供實時的信息，幫助我們做出重要決策。傳感器和傳感系統(tǒng)是智能電網(wǎng)不 可或缺的部分。如何設(shè)計可靠、低成本、小尺寸的無線傳感器是科學(xué)界的一大難題。聲表面 波溫度傳感器（SAWSensor)相對于一般傳感器具有一系列的優(yōu)點。聲表面波技術(shù)開創(chuàng)了 無線、小型傳感器的新紀(jì)元。無線無源的聲表面波溫度傳感器是近年來發(fā)展起來的新型傳 感器，具有優(yōu)良的性質(zhì)和廣泛應(yīng)用的前景。其無線無源的特性也大大拓展了傳感器的應(yīng)用 領(lǐng)域，使惡劣環(huán)境下的傳感檢測變得安全可靠。
[0003] 因此，針對現(xiàn)有溫度傳感器可靠性差，抗干擾度不強，精度不高，難以檢測到微小 溫度變化量，體積稍大不利于集成化與批量生產(chǎn)的問題，需要提供一種體積小，測溫精度 高，便于集成化的聲表面波溫度傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種雙聲路聲表面波溫度傳感器。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006]所述聲表面波溫度傳感器包括信號處理單元，以及設(shè)置在壓電基片上的叉指換能 器、多條耦合器、第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵；所述壓電基片表面還敷設(shè)有吸聲材 料；
[0007]所述叉指換能器，用于接收天線發(fā)送的激勵信號，在壓電基片表面產(chǎn)生聲表面波， 以及接收第一正負(fù)反射柵反射回的第一反射信號和第二正負(fù)反射柵反射回的第二反射信 號，并將反射回的信號經(jīng)過天線發(fā)送至信號處理單元；
[0008]所述多條耦合器，改變所述聲表面波中表面波信號的傳播方向，使其依次經(jīng)過第 一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵；不改變所述聲表面波中體聲波信號的傳播方向，所述體 聲波信號傳播至壓電基片襯底邊緣時，被所述吸聲材料吸收。
[0009] 優(yōu)選的，所述信號處理單元，用于向所述叉指換能器發(fā)送激勵信號；
[0010] 所述信號處理單元，依據(jù)所述第一反射信號和第二反射信號之間的相位差值的變 化量，度量溫度的變化量；
[0011] 優(yōu)選的，所述相位差值的變化量Αφ21的計算公式為：
[0012] Δφ21= 2iif〇XAt21 (1)
[0013] 其中，t21為第一反射信號和第二反射信號到達(dá)叉指換能器的時間差，^ d ^S4ir 為第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵之間的距離，vSAW為聲表面波的傳播速度，所述距離d和傳播速度VSAW依據(jù)溫度的變化而變化；△ 121為所述時間差的變化量；
[0014] Φ21為叉指換能器接收到的第一反射信號和第二反射信號的相位差值，Φ21 = 2 3Τf〇t21;
[0015] f。為聲表面波的諧振頻率；
[0016] 優(yōu)選的，所述第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵均包括開路反射柵和短路反射 柵；
[0017] 優(yōu)選的，所述叉指換能器包括單端口輸入和單端口輸出；
[0018] 優(yōu)選的，所述壓電基片為石英晶體。
[0019] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：
[0020] 1、本發(fā)明提供的一種雙聲路聲表面波溫度傳感器，能夠提高頻率響應(yīng)，抑制頻率 響應(yīng)曲線中的旁瓣，提高品質(zhì)因素，消除外界擾動量，提高測溫精度，減少傳感器體積，便于 集成化；
[0021] 2、本發(fā)明提供的一種雙聲路聲表面波溫度傳感器。性能穩(wěn)定，體積小，準(zhǔn)確度高， 實用性號，具有較高的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0023] 圖1 :本發(fā)明實施例中一種雙聲路聲表面波溫度傳感器結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024] 圖2:開路反射柵示意圖；
[0025] 圖3:短路反射柵示意圖；
[0026] 圖4 :本發(fā)明實施例中正負(fù)反射柵示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0028] 本發(fā)明提供的一種雙聲路聲表面波溫度傳感器的實施例如圖1所示，具體為：
[0029] 該聲表面波溫度傳感器包括信號處理單元，以及設(shè)置在壓電基片上的叉指換能 器、多條親合器、第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵。
[0030] 1、叉指換能器
[0031] 叉指換能器（IDT)是一種新型的聲表面波一電轉(zhuǎn)換器，可以有效地接收和發(fā)送聲 表面波，完成聲能和電能的相互轉(zhuǎn)換。采用小波函數(shù)包絡(luò)加權(quán)的叉指換能器能夠提高頻率 響應(yīng)，且抑制頻率響應(yīng)曲線中的旁瓣，提高品質(zhì)因素，使用一個IDT的單端輸入單端輸出的 結(jié)構(gòu)，有效地減小了傳感器的體積。
[0032] 本實施例中叉指換能器包括單端口輸入和單端口輸出，用于接收天線發(fā)送的激 勵信號，在壓電基片表面產(chǎn)生聲表面波，以及接收第一正負(fù)反射柵反射回的第一反射信號 和第二正負(fù)反射柵反射回的第二反射信號，并將反射回的信號經(jīng)過天線發(fā)送至信號處理單 JL·〇
[0033] 2、多條親合器
[0034] 多條親合器（MultistripCoupler)是沉積在壓電基片上的平行金屬條陣列，它可 以將聲功率從一個軌道轉(zhuǎn)移到另一個軌道，合理設(shè)計金屬條數(shù)，可以實現(xiàn)功率的百分之百 轉(zhuǎn)換，而只有很小的結(jié)構(gòu)損耗，改變聲表面波的傳播聲路，很大程度的抑制了體聲波和三次 行程信號。
[0035] 本實施例中多條耦合器，改變聲表面波中表面波信號SAW的傳播方向，使其依次 經(jīng)過第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵；不改變聲表面波中體聲波信號BAW的傳播方向， 體聲波信號BAW傳播至壓電基片襯底邊緣時，被吸聲材料吸收。
[0036] 3、壓電基片
[0037] 本實施例中壓電基片采用石英晶體，其表面還敷設(shè)有吸聲材料，用于吸收聲表面 波中的體聲波信號。
[0038] 4、正負(fù)反射柵
[0039] 如圖4所示，本實施例中第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵均包括開路反射柵和 短路反射柵。其中，開路反射柵如圖2所示，短路反射柵如圖3所述。
[0040] 5、信號處理單元
[0041] 本實施例中信號處理單元，用于向叉指換能器發(fā)送激勵信號。
[0042] 信號處理單元依據(jù)第一反射信號和第二反射信號之間的相位差值的變化量，度量 溫度的變化量。其中，
[0043] 相位差值的變化量Δφ21的計算公式為：
[0044] Δφ21= 2iif〇XAt21 (1)
[0045] 式（1)中，t21為第一反射信號和第二反射信號到達(dá)叉指換能器的時間差， 2d Ld為第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵之間的距離，VSAW為聲表面波的傳播速 度，距離d和傳播速度vSAW依據(jù)溫度的變化而變化；△ 121為所述時間差的變化量。
[0046] Φ21為叉指換能器接收到的第一反射信號和第二反射信號的相位差值，Φ21 = 2 3Τf〇t21;
[0047]f。為聲表面波的諧振頻率。
[0048] 本實施例中雙聲路聲表面波溫度傳感器的工作過程為：
[0049] 激勵信號經(jīng)過天線加載到叉指換能器上，壓電基片表面將產(chǎn)生聲表面波，產(chǎn)生的 聲表面波傳播至多條耦合器，多條耦合器能夠?qū)⑸下暵返穆暠砻娌ㄐ盘柾耆D(zhuǎn)移到下聲路 輸出，但不改變原聲路中體聲波傳播方向和路線，體聲波傳播至襯底邊緣處，然后被吸聲材 料吸收，實現(xiàn)了將聲表面波和體聲波信號分離，消除外界擾動量的目的。傳播至下聲路處的 聲表面波經(jīng)過第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵，然后會被反射回來，當(dāng)外界溫度發(fā)生變 化時，聲表面波的傳播速度VSAW，以及第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵之間的距離d會隨 之發(fā)生變化，從而導(dǎo)致第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵產(chǎn)反射的聲表面波相位差值發(fā)生 變化，相位差值的變化量作為溫度參數(shù)的度量，從而得到溫度信號。
[0050] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實 施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域譜通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得 的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述聲表面波溫度傳感器包括信號 處理單元，以及設(shè)置在壓電基片上的叉指換能器、多條耦合器、第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù) 反射柵；所述壓電基片表面還敷設(shè)有吸聲材料； 所述叉指換能器，用于接收天線發(fā)送的激勵信號，在壓電基片表面產(chǎn)生聲表面波，以及 接收第一正負(fù)反射柵反射回的第一反射信號和第二正負(fù)反射柵反射回的第二反射信號，并 將反射回的信號經(jīng)過天線發(fā)送至信號處理單元； 所述多條耦合器，改變所述聲表面波中表面波信號的傳播方向，使其依次經(jīng)過第一正 負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵；不改變所述聲表面波中體聲波信號的傳播方向，所述體聲波 信號傳播至壓電基片襯底邊緣時，被所述吸聲材料吸收。2. 如權(quán)利要求1所述的雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述信號處理單元， 用于向所述叉指換能器發(fā)送激勵信號； 所述信號處理單元，依據(jù)所述第一反射信號和第二反射信號之間的相位差值的變化 量，度量溫度的變化量。3. 如權(quán)利要求2所述的雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述相位差值的變 化量Α φ21的計算公式為：Δ Φ21= 2 π f 0Χ Δ t21 (1) 其中，t21為第一反射信號和第二反射信號到達(dá)叉指換能器的時間差， d為第 一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵之間的距離，VSAW為聲表面波的傳播速度，所述距離d和傳 播速度VSAW依據(jù)溫度的變化而變化；△ 121為所述時間差的變化量； Φ21為叉指換能器接收到的第一反射信號和第二反射信號的相位差值，Φ 21= 2 3Τ f〇t21; f。為聲表面波的諧振頻率。4. 如權(quán)利要求1所述的雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述第一正負(fù)反射 柵和第二正負(fù)反射柵均包括開路反射柵和短路反射柵。5. 如權(quán)利要求1所述的雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述叉指換能器包 括單?而口輸入和單?而口輸出。6. 如權(quán)利要求1所述的雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述壓電基片為石 英晶體。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙聲路聲表面波溫度傳感器，包括信號處理單元，以及設(shè)置在壓電基片上的叉指換能器、多條耦合器、第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵；叉指換能器，用于接收天線發(fā)送的激勵信號，在壓電基片表面產(chǎn)生聲表面波，以及接收正負(fù)反射柵反射回的信號；多條耦合器，改變聲表面波中表面波信號的傳播方向，使其依次經(jīng)過第一正負(fù)反射柵和第二正負(fù)反射柵；不改變聲表面波中體聲波信號的傳播方向，體聲波信號傳播至壓電基片襯底邊緣時，被吸聲材料吸收。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種雙聲路聲表面波溫度傳感器，能夠提高頻率響應(yīng)，抑制頻率響應(yīng)曲線中的旁瓣，提高品質(zhì)因素，消除外界擾動量，提高測溫精度，減少傳感器體積，便于集成化。
【IPC分類】G01K11/22
【公開號】CN105333972
【申請?zhí)枴緾N201510836156
【發(fā)明人】鄭天祥, 陳碩, 李璐, 孫海江
【申請人】國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 國網(wǎng)浙江省電力公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月26日