基于MATLAB的声表面波标签数据采集与处理

利用Matlab控制数字示波器,实现声表面波-射频识别(SAW-RFID)系统数据采集的功能,以获取示波器采集的标签编码回波信号。上位机在Matlab上进行了显示界面的设计,利用最大相关法对采集的回波信号作算法解调处理,最终完成了声表面波射频识别系统的搭建。     

某水电厂甩负荷保厂用电控制策略优化

针对某水电厂甩负荷后会出现V/Hz限制保护动作,启动紧急事故停机,无法满足机组保厂用电的问题,提出了快速响应和超前预判相结合的方法,利用PID控制系统原理,对开机和甩负荷逻辑进行了改进,使频率低值在响应速度方面理论上得以提高。以优化后的甩负荷控制系统为内容做试验,试验结果避免了V/Hz限制保护动作,所提出的方法对抑制频率超调现象具有普遍适用性。     

乐甫波传播特性研究

以部分波理论为基础建立了乐甫波的理论模型,并引入表面有效介电常数方法对乐甫波进行仿真分析.仿真得到的表面有效介电常数、传播模态、频散特性、机电耦合系数等曲线表明了乐甫波的传播特性.当薄膜厚度d和声波波长λ的比值d/λ相对较小时,乐甫波只有一种基本模态;随着d/λ的增大,高阶模态越来越多,且各高阶模态都有一个d/λ的最低截止值;乐甫波所有模态的传播速度均随着d/λ的增大而减小,且都在压电基片的表面波速度和薄膜介质的体切变波速度之间;乐甫波所有模态的机电耦合系数都是先随d/λ的增大而增大,达到某个最大值后,再随着d/λ的增大而减小并最终趋近于零.     

声表面波射频识别系统的FMCW信号源设计

频率调制连续波(FMCW)的产生(即FMCW信号源)是声表面波射频识别系统频域采样阅读器的重要组成部分。为了满足扫频速度、带宽和线性度等要求,采用直接数字频率合成器(DDS)与锁相环(PLL)混频,并结合IQ调制的方式设计了超高频FMCW信号源。实际制作了信号源电路,DDS芯片输出I、Q两路正交信号,并分别以差分形式传输至IQ调制芯片进行上变频。测试了DDS输出信号的差分、正交特性,分别对信号源产生的单频信号和扫频信号进行了测试。最后搭建系统对声表面波标签进行测试。测试结果表明信号源设计的有效性。     

基于功率检波技术的声表面波标签识别方法

声表面波射频识别系统应用前景广阔,选择结构简单、解码可靠的声表面波标签识别方法十分重要。分析比较了基于IQ解调和功率检波两种不同技术的声表面波标签识别方法,基于功率检波技术的识别方法更具优势。设计制作了基于功率检波技术的阅读器,在测试了阅读器关键元件对数功率检波器静态性能和动态性能的基础上,结合声表面波标签进一步验证了阅读器识别标签编码的能力。实验结果表明,采用功率检波技术可以实现声表面波标签编码的准确识别,且阅读器电路结构更简单,成本更低。     

乐甫波器件的幅频特性研究

乐甫波器件的设计制作过程中,幅频特性是其关键性能指标.本文基于部分波理论和表面有效介电常数方法建立乐甫波谐振频率的理论分析模型,计算乐甫波的传播速度、谐振频率及机电耦合系数;在此基础上通过在梅森等效电路中加入波导元件,得到乐甫波器件的等效电路模型,仿真出器件的幅频特性曲线;通过实际器件测试结果与数值仿真对比,验证了理论模型的有效性.仿真分析薄膜厚度变化对乐甫波器件幅频特性的影响,指导器件的设计制作和测试系统的搭建.     

基于CIDT的声表面波标签防碰撞编码设计

在分析相关叉指换能器的防碰撞原理基础上,通过相关函数,以编码的自相关、互相关特性为指标,基于伪随机码Gold序列与Walsh序列搜索获得了两组各包含8个序列的相位编码。建立了相关叉指换能器的δ函数模型以仿真其传递函数,对采用两组相位编码的相关叉指换能器的声表面波响应信号进行了分析。研究表明,基于Walsh序列编码的相关叉指换能器具有更好的防碰撞性能,与自相关相比,编码的互相关对防碰撞性能起着更关键的作用。     

声表面波标签的小型化天线设计与测试

声表面波标签具有无源无线等优点,但现有标签天线尺寸较大,限制了其在很多场合的应用。通过弯折偶极子天线臂的方式以实现声表面波标签天线的小型化,采用HFSS软件对小型化天线的尺寸参数进行了扫描分析和优化设计,实际测试了天线性能和相应的系统识别距离,并采用ADS软件对标签芯片和标签天线进行了阻抗匹配。小型化天线尺寸仅28 mm×34 mm,远小于原有天线的尺寸,且系统识别距离可达3.2 m,满足大多数场合的应用要求。     

声表面波射频识别与温度传感一体化系统

在物联网的多应用场合中需要同时实现识别和传感功能,这是声表面波技术的优势之一。采用脉冲时延结合相位编码方案设计了编码容量近三百万的声表面波标签,分析了标签的一体化识别与测温原理。采用射频直接欠采样数字正交解调方案设计了相应的阅读器,以提高识别和测温的准确性与稳定性。在柔性电路板上设计制作了小型化折叠偶极子天线,从而拓展了应用领域。实际测试结果表明,搭建的系统在-20～60℃能正常工作,在距离2 m内不仅能实现准确识别,而且测温精度可达0.6℃。     

双压电结构乐甫波激发效率和液体传感的仿真

乐甫波器件适于液体检测,但在工程上经常因为激发效率较低而影响应用。与“压电基底-非压电薄膜”的单压电结构乐甫波器件相比,双压电结构的特点是薄膜也选用压电材料,以期增大器件整体的压电效应。在建立理论模型的基础上,通过空气中和液体检测时双压电结构乐甫波与声表面波、单压电结构乐甫波的机电耦合系数仿真并对比,表明对于某些压电基底和薄膜,双压电结构具有更高的乐甫波激发效率。并且,以液体介电常数检测为例,仿真结果还表明了双压电结构乐甫波比单压电结构具有更高的灵敏度。