一種基于表面聲波的無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及溫度檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于表面聲波的無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)、電力行業(yè)中，電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，溫度的過(guò)高或過(guò)低均意味著故障產(chǎn)生的可能性。傳統(tǒng)有源有線(xiàn)溫度測(cè)量方式周期長(zhǎng)、施工復(fù)雜、效率低、不便管理。
[0003]在傳感器技術(shù)迅速發(fā)展的今天，對(duì)于許多應(yīng)用的特殊場(chǎng)合，傳感器和被測(cè)單元間的聯(lián)機(jī)通常是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，例如，用聯(lián)機(jī)傳感器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、電刷、電機(jī)轉(zhuǎn)子和許多運(yùn)動(dòng)物體的參量測(cè)量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多的機(jī)械問(wèn)題和電路問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)中斷、噪聲，甚至根本無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。再如，直升飛機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)螺旋槳尖端速度和角速度的測(cè)量，汽車(chē)碰撞時(shí)車(chē)內(nèi)加速度的測(cè)量，汽車(chē)輪胎內(nèi)部壓力、溫度和摩擦的測(cè)量等，也是不能采用聯(lián)機(jī)的方式，因此，必須采用無(wú)線(xiàn)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量。無(wú)線(xiàn)測(cè)溫可解決分散、環(huán)境封閉等不便于布線(xiàn)的問(wèn)題。目前，無(wú)線(xiàn)溫度傳感器主要以有源無(wú)線(xiàn)傳感器為主，這種傳感器收發(fā)距離非常遠(yuǎn)，可用各種電路，控制和處理方便靈活。然而，對(duì)于許多不能提供電源，需長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合，或電池不易更換的傳收位置和易燃易爆等危險(xiǎn)場(chǎng)合的應(yīng)用，這種有源無(wú)線(xiàn)傳感器顯然不適用。
[0004]無(wú)線(xiàn)傳感器按供能方式不同可分為兩種:主動(dòng)式和被動(dòng)式傳感器。前者由于有電池等電源供電，傳收距離遠(yuǎn)，可采用各種電路，控制和處理方便、靈活，目前已廣泛應(yīng)用。然而，對(duì)于許多不能提供電源，需長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合，或電池不易更換的位置和易燃易爆等危險(xiǎn)場(chǎng)合的應(yīng)用，這種主動(dòng)式的無(wú)線(xiàn)傳感器顯然不實(shí)用。被動(dòng)式傳感器沒(méi)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(lèi)傳感器根據(jù)能量耦合方式又可分為兩類(lèi):電感線(xiàn)圈耦合型和天線(xiàn)型。采用線(xiàn)圈等電磁耦合方式，能量主要集中在線(xiàn)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(yuǎn)距離系統(tǒng)更是非常罕見(jiàn)。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(xiàn)型傳感器采用天線(xiàn)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(xiàn)型傳感器能感測(cè)各種物理量的大小，調(diào)制后的信號(hào)通過(guò)天線(xiàn)高效地轉(zhuǎn)化成電磁能量發(fā)送給遠(yuǎn)程的接收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式無(wú)線(xiàn)的傳收和測(cè)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(yuǎn)的測(cè)量距離。
[0005]目前，表面聲波組件是將天線(xiàn)的電磁能直接、高效轉(zhuǎn)換為聲能進(jìn)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(shè)計(jì)，則會(huì)有很多缺點(diǎn)，例如修改頻點(diǎn)不靈活。在無(wú)源測(cè)溫系統(tǒng)控制器中，需要將接收信號(hào)相對(duì)于發(fā)射信號(hào)的頻偏測(cè)量后出來(lái)。通常的方法是使用混頻器獲得基帶信號(hào)，然后測(cè)量信號(hào)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(fù)雜度。同時(shí)由于發(fā)射載波與接收載波之間存在頻偏，可以使用H)D (頻分雙工)結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行信號(hào)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(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種可直接提取頻偏，基于表面聲波的無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種基于表面聲波的無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，包括表面聲波傳感器，所述表面聲波傳感器與帶通濾波器BPF或零中頻接收機(jī)單元連接其特征在于，零中頻接收機(jī)單元和與零中頻接收機(jī)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和帶通濾波器BPF，所述射頻載波生成單元輸出端與零中頻接收機(jī)單元輸入端連接。
[0009]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述零中頻接收機(jī)單元包括低噪放大器LNA、混頻器Mixer和低通濾波器LPF。
[0010]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，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。
[0011]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述直接數(shù)字頻率合成器DDS包括相位累加器、波形存儲(chǔ)器R0M、D/A轉(zhuǎn)換器和濾波器。
[0012]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述鎖相環(huán)PLL包括鑒相器PD、低通濾波器LPF和壓控振蕩器VCO。
[0013]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述微控制單元MCU的收發(fā)信機(jī)采用時(shí)分雙工TDD結(jié)構(gòu)。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果有:
[0015]—種基于表面聲波的無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，天線(xiàn)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(yīng)和逆壓電效應(yīng)，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(shí)現(xiàn)機(jī)電能量互換，表面聲波組件將天線(xiàn)的電磁能直接高效轉(zhuǎn)換為聲能進(jìn)行傳收。同時(shí)，利用零中頻接收機(jī)單元測(cè)量振蕩頻率偏移值，進(jìn)一步與微控制單元MCU根據(jù)與振蕩頻率偏移值之間的關(guān)系，而確定待測(cè)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(jī)單元，一步到位的將頻偏提取出來(lái)，簡(jiǎn)化了頻偏測(cè)量?？刂破魇瞻l(fā)信機(jī)采用TDD(時(shí)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(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，其中:
[0017]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的直接數(shù)字頻率合成器DDS示意圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的鎖相環(huán)PLL示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參見(jiàn)圖1，一種基于表面聲波的無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，包括表面聲波傳感器7，所述表面聲波傳感7與帶通濾波器BPF4連接或者與零中頻接收機(jī)5連接，其特征在于，與零中頻接收機(jī)單元5輸出端