无源LC压力传感器的定频读取电路

研究了基于定频模式的无源LC压力传感器的信号读取方法和电路。根据互感耦合电路原理,对基于定频模式的信号读取技术进行了理论分析,并结合MATLAB软件仿真,得出在一定参数设置下,采用直接数字频率合成器(DDS)产生高频正弦电压信号以激励读取线圈,提取线圈端阻抗参数和采样电阻上的电压值,可以实现LC压力传感器信号的高灵敏度检测。理论分析和测试结果表明,该电路能够实现LC压力传感器变化信号的高灵敏度检测,为无线无源LC压力传感器在高温环境中的广泛应用提供了技术基础。     

无线无源蓝宝石高温压力传感器的设计与性能测试

针对高温恶劣环境下对压力参数的测试需求,以单晶蓝宝石为原材料,对无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了设计、工艺加工及性能测试,以压力膜片敏感原理为主要根据,结合不同的信号传输与提取方式。首先对 LC谐振式的无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了设计,然后通过蓝宝石刻蚀、蓝宝石减薄、直接键合等3个关键工艺实现了蓝宝石密封压力腔的制备,利用丝网印刷工艺实现了电容极板、电感线圈与基底的金属化集成,最后通过搭建的高温－压力复合测试系统对制备的无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了高温环境下的性能测试。测试结果表明:制备的高温压力传感器能够实现600℃高 温环境下20ｋＰａ~600ｋＰａ范围内的压力测试,600℃ 下传感器的灵敏度与零点温度漂移系数可做到10.36ｋＨｚ/ｋＰａ和0.0276ＭＨｚ/ ℃。     

一种简单的单频无源LC传感器读取系统设计

为了实现无源LC传感器信号的高灵敏度检测,提出了一种简单、高效的单频无源LC传感器读取系统,该系统通过磁耦合读取线圈和传感器线圈,利用固定电容与电容传感器并联降低谐振频率以便进行测量,首先,通过读取线圈将传感器的电容转换成励磁电压和电流之间的相角(?),然后使用相敏检测器获得由tan?给出的最终输出结果，其中，相敏检测器的输入为电压和与信号成比例的电流。理论分析和实验结果显示，提出系统能够实现传感器变化信号的高灵敏度检测，在 ±５ｐＦ的范围内测试得到的灵敏度为5.5 (°)/ｐＦ且平均误差约为0.38％。     

无源无线声表面波压力传感器研究

无源无线传感器可对快速移动或旋转等环境下的物体进行参数测量,具有无源无线等优势。为此,采用声表面波(SAW)技术和无线射频技术研究实现了一种结构简单的无源无线声表面压力传感器。基于CC1101无线射频模块实现对SAW压力传感器感知信息的无线接收。推导出CC1101射频收发模块的阻抗匹配网络的传递函数,通过MATLAB和Multism软件进行分析和仿真,确定了匹配网络的元件参数,使射频模块工作频率可调;设计并实现了传感器样机。试验结果表明,该无源无线SAW压力传感器具有精度高,稳定性好的特点,为其工程化提供了依据。     

无线、无源声表面波传感器

<正> 在传统的传感器阵列中,各个传感器之间是通过导线连接在一起的,阵列的输出也是用导线引出,这就限制了阵列传感器的应用。为此,提出了用多个无线、无源声表面波传感器构成阵列系统。     

基于HTCC的无线无源LC位移传感器

位移传感器在工业、机械等领域具有重要的应用意义。提出了一种基于高温共烧陶瓷(HTCC)的无线无源LC位移传感器,通过传统的HTCC封装工艺以及共烧技术,将铂电子浆料集成于陶瓷基底上。传感器结构简单,易于制备且成本低廉。测试结果表明,传感器在0～30 mm的位移测试范围内响应良好,平均测试灵敏度为0.602 MHz/mm。传感器频率与位移呈现出良好的线性关系,线性度误差仅为3.09%。而且传感器重复性较好,在三次重复性实验中,最大测试绝对误差为0.038 9 MHz,最大相对测试误差为0.22%。此外,设计实验验证了传感器具有900℃高温下参数测试能力,并且可以在腐蚀性环境中实现信号提取。     

非侵入式无线无源MEMS眼压传感器

连续监测眼压对于辅助诊断与治疗青光眼疾病具有重要作用,现有的眼压传感器存在相对灵敏度较低、中心谐振频率较高、制作工艺难度大等问题。为了解决上述问题,该文提出一种基于MEMS的非侵入式无线无源型眼压传感器。该传感器为5层堆叠结构,采用Parylene作为柔性衬底层、铜作为电极层、PDMS作为介电层,其中电极层和介电层构成两个电感和两个电容,形成C-L-C-L串联谐振电路。通过MEMS平面工艺和热塑形方法制作成能够与眼球紧密贴合的曲面形状,这种设计方案能有效地解决传感器的制作工艺难度大等问题。实验结果表明：该眼压传感器的中心谐振频率降低到了40 MHz,相对灵敏度达到1028.57 ppm/kPa,能够分辨出最小50 Pa(0.375 mmHg)的眼压值变化,为实现长期、连续性地监测眼压提供了技术支持。     

差分负载式无线无源声表面波应变传感器研究

在用声表面波(SAW)传感器直接测量应变时,易受到环境温度的干扰,将不可避免地产生力温耦合效应。针对该问题,该文提出了一种新型的外接应变传感器负载,并采用了差分结构的无线无源SAW应变传感器设计方法。传感器采用双通道SAW反射型延迟线作为无线传感系统的应答器,其中一个通道外接力容性应变片作为外接负载传感器以感知应变量,另外一个通道则外接参考负载以差分抵消测试环境温度变化的影响。该文结合耦合模理论,仿真了负载容性应变传感器电容变化引起的SAW传感系统响应特性。最后通过实验验证了这种差分负载式SAW应变传感器的可行性与有效性。     

基于SAWR的无源无线混合传感器研究

匹配网络是无源无线声表面波(SAWR)混合传感器的重要组成部分.该文提出了一种改进的低失配网络,即采用2个电抗元件将SAWR匹配成等效RLC串联谐振电路,再用第三个电抗元件灵活改变谐振频率.该方法可保持谐振点为最佳匹配状态,获得稳定的低失配和高品质因数.文中对双谐振器结构的混合传感器进行了研究,对应容性传感元1～10 pF的变化范围,谐振器的差频变化为147 kHz,驻波比为1～1.02,品质因数与谐振器原值基本一致.     

阻抗型无线无源声表面波传感器的研究

介绍了一种新型的阻抗负载型无线无源传感器,该传感器由声表面波器件与作为负载的外接传感器构成,采用声表面波器件进行信号传输。在工作时,外接传感器阻抗值的变化使声表面波器件反射回波特性也得到改变,通过检测该回波特性的变化,实现无线无源传感。基于耦合模模型的分析方法,得出了其级联P矩阵形式。针对电阻型和电容型两种不同类型的负载,分别对传感器进行了仿真分析和实际测试。试验结果表明,当电容型传感器作为负载时,可以以相位作为探测基准。     

谐振型SAW无线无源传感器的测试系统研究

采用一种低成本、高效率的电路系统实现对谐振型无线无源声表面波(SAW)传感器的测试。该电路利用直接数字频率合成(DDS)技术产生不同频率的射频信号用以激励SAW传感器。在接收端采用功率探测器检测回波信号的包络,通过包络的变化得到待测物理化学参量的变化。该测试系统产生的激励信号功率最高可达10dBm,测试时间约为0.5s,与矢网测试结果相比,其测试相对误差仅为0.002 4%。实验结果表明,该系统能够稳定、可靠地实现谐振型SAW传感器的快速检测。     

基于氧化铝陶瓷的无线无源压力传感器

研究了一种基于质量分数为96%氧化铝陶瓷的无线无源压力传感器,利用陶瓷的多层叠片技术、高温烧结技术和丝网印刷技术完成了压力传感器的设计和制备。分析了传感器的无线耦合测试的理论模型,提出了一种读取相位差值的检测方法,并通过搭建常温下的压力测试系统,对传感器在3 cm的测试距离以及0~2 bar(1 bar=105Pa)的压力变化下进行压力测试。测试结果表明,基于氧化铝陶瓷的传感器的谐振频率随压力的增大而减小,近似于线性变化,其灵敏度约为225 kHz/bar。     

基于新型RFID的无线无源气体传感器研究

基于射频识别(RFID)的无线无源气体传感器通过敏感材料对RFID天线进行调制,从而实现气体敏感,但其存在只能定距离检测,检测距离短,实用性差等问题。该文提出了一种具有阻抗型负载接入、驱动和检测功能的新型RFID芯片,研制出一种基于新型RFID芯片的无线无源气体传感器,实现了对含磷有毒有害气体的无线无源检测,检测下限可达5×10^-6,检测距离可达1.6 m。结果表明,传感器检测精度不受距离变化的影响,从而展现出较好的应用前景。     

集成铁氧体的LC应变传感器的设计及测试

针对金属环境下采用LC无线无源应变传感器出现电磁信号传输失效的问题,在传感器背面集成铁氧体材料,其原理是通过抑制电磁波在金属表面的涡流效应产生的感应电动势,实现在金属环境下的电磁信号耦合测试。通过HFSS软件进行仿真验证,在金属环境下LC无线无源传感器信号失效;在传感器基底背部集成铁氧体后,通过扫频得出铁氧体可以在金属环境下实现LC传感器的电磁信号传输。对铁氧体的厚度进行参数优化,最佳厚度为0.32 mm。搭建等强度悬臂梁测试平台,结果表明,金属环境下LC传感器可以通过铁氧体实现抗金属环境干扰,频率为37.7 MHz时,LC无线无源测试系统可以很好地实现信号传输,对应的S 11值为-25.6 dB。对悬臂梁施加外力使其发生应变,传感器在0～1 300με的应变范围内灵敏度为61.54 Hz/με。测试结果表明,铁氧体有利于实现金属环境下的LC无线无源传感器应变测试。     

一种用于湿度监测的LC无线无源传感器的制备与测试

提出了一种采用丝网印刷和亚胺化工艺制备的LC无线无源技术的二硫化钼(MoS2)/聚酰亚胺(PI)湿度传感器。对比了不同超声时间下的二硫化钼/聚酰亚胺复合材料的湿度敏感性能,得出对湿度最灵敏的材料为超声4 h的二硫化钼/聚酰亚胺材料。测试结果表明,制备的器件在量程10%RH～95%RH内具有较好的频率响应,频率变化值为6.205 MHz;在高湿度范围内(60%RH～95%RH),传感器的灵敏度可达153.59 kHz/%RH。此外,该传感器的响应和恢复时间分别为7.2 s和10.4 s,迟滞性误差约为5%RH且具有较好的稳定性。该传感器可广泛应用于化学合成和矿井环境等领域的湿度监测。     

磁耦合谐振式无线充电系统研究

无线充电技术是一种新型的电能传输技术。文中设计了一种磁耦合谐振式蓄电池充电器,能够实现蓄电池无线充电。利用两个发生谐振耦合的电路来捕捉随距离缩减的电磁场,当发射回路和接受回路处于谐振状态时,谐振体之间能量交换可以达到很高的效率。利用变压器互感模型对磁耦合谐振无线电能传送进行了分析,设计了功率为4 kW的磁耦合谐振频率75 kHz的试验电路,实验结果表明,当传输距离为0.3 m时,效率接近90%。     

基于SAW谐振器无源无线传感器编码方法研究

为简化声表面波(SAW)传感器的编码过程,提出了一种基于SAW谐振器的编码方法,通过多个不同中心谐振频率的SAW谐振器分别连接不同的负载阻抗进行传感器的编码。设计了传感器的具体结构,建立了传感器的等效电路模型,利用ADS仿真软件对中心谐振频率分别为868MHz和915MHz的2个SAW谐振器组成的传感器进行仿真,结果表明,SAW谐振器外接1pF与4pF的阻抗,其谐振频率差可达200³00kHz。根据仿真结果,设计制作了不同编码的2个传感器,一个不外接阻抗,一个外接10pF的阻抗,测试谐振频率差别可达39.75300kHz。根据仿真结果,设计制作了不同编码的2个传感器,一个不外接阻抗,一个外接10pF的阻抗,测试谐振频率差别可达39.75⁴0.2kHz,因此,SAW谐振器外接不同阻抗时谐振频率的差异明显,基于SAW谐振器与外接阻抗的传感器编码方法是可行的。     

基于集成压力传感器的无源胎压监控系统研究

汽车轮胎压力监测系统（TPMS），主要用于在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是当前汽车电子研究的一个热点。汽车轮胎的压力与温度是密切相关的，需要同时监控压力和温度信息。设计制作了一种压力温度集成传感器，可以同时监控汽车轮胎压力和温度的变化。基于这种集成压力传感器，设计了一种无源胎压监控系统。     

基于集成压力传感器的无源胎压监控系统研究

汽车轮胎压力监测系统(TPMS),主要用于在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气和低气压进行报警,以保障行车安全,是当前汽车电子研究的一个热点.汽车轮胎的压力与温度是密切相关的,需要同时监控压力和温度信息.设计制作了一种压力温度集成传感器,可以同时监控汽车轮胎压力和温度的变化.基于这种集成压力传感器,设计了一种无源胎压监控系统.