基于LTCC的无线无源双参数传感器

设计了一个基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术的无线无源双参数传感器,传感器基于LC(inductor-Capacitor)谐振原理,询问天线通过无线遥测的方式获取传感器的压力和温度信号.在传感器基板上集成了两个LC谐振回路,谐振回路中两个电容分别对压力和温度参数敏感,同时两电感采用特殊结构来减少双参数在测试时的互感串扰.搭建了温度-压力复合测试平台,对传感器进行了相关测试.传感器最高测试温度为300 ℃,温度灵敏度为-14.27 kHz/℃,压力灵敏-13.75 kHz/kPa,实验结果表明,这种设计能明显减少两参数之间的互感影响.     

LTCC高温压力传感器温漂特性研究

研究了利用杜邦951 LTCC材料制备的无线无源压力传感器的温漂特性。通过搭建高温测试系统,对传感器0~600℃内的高温特性进行了测试,结果表明传感器存在较大温度漂移。通过制作无腔传感器和LTCC基片上螺旋电感进行高温特性测试,通过对比分析,确定了造成传感器温漂的主要原因是LTCC材料相对介电常数的变化。结合测试数据和公式推导,得出了600℃时杜邦951 LTCC材料的相对介电常数由常温7.8增大到9.04。     

耦合系数对无线无源传感器信号读取的影响

研究了耦合系数对无线无源传感器信号读取的影响。通过建立无线无源LC传感器的集总电路耦合模型,对其进行理论分析,推导出了天线端阻抗参数的理论表达式,结合MATLAB软件仿真,从理论上得出,通过天线端阻抗参数提取出来的传感器谐振频率变化量受耦合系数的影响,并得到实验验证。理论分析和实验测试表明,在进行无线无源传感器耦合系统设计时,应选取合适的耦合系数,来提高测量灵敏度。     

无源LC传感器研究现状与发展趋势综述

LC谐振式无线无源传感器,因其不用通过互联线传输信号,且无需电池供应能量,可以极大拓宽传感器的使用寿命和应用环境,已成为当前国内外的研究热点。根据不同测量对象,从压力、温度、湿度、气体以及生化检测5个方面介绍了当前无源LC传感器的最新研究进展,并对其发展趋势进行了展望。     

氧化铝陶瓷基无线无源压力传感器的高温性能研究

利用高温烧结陶瓷技术制备了一种基于氧化铝陶瓷的LC谐振式无线无源压力传感器,并通过合理地设计圆柱螺旋天线以及隔热结构,实现了该传感器在高温环境中的无线耦合测试。研究了传感器在不同温度下的阻抗频率特性,分析并探讨了传感器的高温性能。测试结果表明,在29℃(室温)至700℃的温度范围内,测试天线端的最高瞬时温度为188.4℃,保证了传感器高温测试的可靠性。谐振频率对温度的平均变化量为1.314 kHz/℃,两次重复性测试的相对变化量为3.81%,重复性较好。该压力传感器可应用于高温恶劣环境下的压力测试,其高温性能的研究为压力信号的准确读取奠定了良好的基础。     

一种基于超高频RFID的无线无源压力传感器

电力设备在长期运行中,受环境影响,可能会发生失压、形变现象。针对这种现象,设计了一种基于UHF RFID的无线无源压力传感器,能够在不接触电力设备的情况下获得设备的表面压力信息。基于UHF RFID的压力传感器标签主要由阻抗自适应RFID芯片、UHF频段RFID偶极子天线、金属极板和支撑弹簧构成。电力设备的形变会导致安装在设备上的金属极板与偶极子天线的相对位置变化,导致RFID天线的阻抗变化,RFID芯片内部会通过自动调节输入阻抗电容以匹配RFID天线阻抗的变换。通过检测RFID芯片内部匹配阻抗的电容值,可以推出电力设备的形变情况,形成一一对应的关系,从而实现无线无源压力传感功能。     

基于LTCC技术的电容式无源压力传感器制备

因陶瓷有稳定的电特性、机械鲁棒性和化学惰性而得到广泛的应用.为了实现高温、高压、潮湿等恶劣环境中的压力测试,以一种陶瓷和耐高温导电浆料为基质,采用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺技术和非接触无线传输设计方法实现传感器的制备.传感器以LC谐振电路为基本工作原理,通过丝网印刷技术来实现电感、电容、导带等无源器件的安置,并且在空腔中填入碳膜(印刷碳浆料)有效地防止了层压中空腔的坍塌,所制传感器避免了器件的封装,引线外连,为传感器工作于高温、高压、潮湿等恶劣环境中奠定基础.     

基于RFID的无线无源柔性压力传感器研究

提出了一种基于RFID反向散射耦合原理的无线无源柔性压力传感器。该传感器以铁氧体薄膜作为反射层,柔性海绵作为中间层,RFID标签作为数据传输层。通过有限元方法对传感器的增益和杨氏模量进行仿真,并使用压力测试系统测量传感器的灵敏度,最后得到了同样的结论：在相同厚度下中间层为低密度海绵的传感器灵敏度更高。此外对传感器进行了一系列性能测试,得到传感器最大工作距离为10 cm,在温度测量范围(25℃～45℃)误差为0.91%,在湿度测量范围(43%RH～82%RH)误差为0.89%。该无线无源柔性压力传感器结构简单、生产成本低,增加了无线无源传感器在近场范围内的测量距离。在医用绷带压力检测、足底压力检测等智能医疗领域具有良好的应用前景。     

双层结构的无线无源柔性压力传感器设计

本文设计了一种双层结构的基于平面螺旋电感与叉指电容并联结构的LC谐振式无线无源柔性压力传感器。该传感器利用平面LC谐振回路的谐振频率随着外界应力的变化而改变的特性,采用电磁耦合的方式来实现对外部压力的无线测量。通过高频电磁仿真软件HFSS的建模与仿真,表明:该双层结构的传感器具有良好的压力测量特性,其有效测量距离达到了35mm,高于单层结构的测量距离(25mm),且可恢复性和重复性能良好,在电子皮肤和智能穿戴领域有着广阔的应用前景。     

4H-SiC无线无源高温压力传感器设计

高温压力传感器研制的主要目的是解决高温恶劣环境下的压力测量问题,SiC是制造高温压力传感器的理想材料,结合薄膜技术与陶瓷厚膜技术,提出了一种新型的4H-SiC无线无源电容式高温压力传感器设计方案。应用Ansys有限元分析软件进行仿真,600℃时灵敏度为2.65 MHz/bar,说明传感器在高温下具有较高的灵敏度,对制备过程中的关键工艺——SiC深刻蚀进行了验证,刻蚀深度达到124μm,满足传感器制备要求。     

粮库无线压力传感器网络模型的研究

根据浅圆粮仓粮堆底部力场分布,结合无线传感器网络的自身特点,设计一种测量粮库粮堆压力的无线压力传感器网络模型.利用偏微分方程建立浅圆粮仓底面的数学模型,运用有限元网格划分技术对仓底进行区域划分,在已被区域分解的仓底布置压力传感器节点并建立PWNS模型,分析该模型的性能并且进行仿真实验.粮库PWNS目前未见报到,该模型的研究对具体工程实施具有很重要的参考价值.     

无源无线SAW传感信号检测原理与实现

介绍了无源无线声表面波谐振器的虚拟仪器遥测系统,给出了仪器系统的硬件框图、传感信号的模型假设以及传感信号的检测、估计算法,并通过实验数据验证了该算法运用的正确性.仪器系统是采用虚拟仪器软件开发平台LabVIEW构建的,它提供了强大的仪器控制、数据采集、信号处理功能,并能生成可独立运行的可执行程序,为仪器的实用化、商品化提供了保证.     

无源无线声表面波温度传感器及其在智能变电站中的应用

为了克服智能变电站温度检测环境复杂、非接触、精度低、成本高的缺点,研究并开发了一款无源无线声表面波智能温度传感器;研究了该型温度传感器的检测机理,并研究了无源无线声表面波智能传感器收发系统;设计了传感器系统射频模块匹配电路,并对输入输出信号进行了Multism仿真;基于无源无线声表面波传感器构建了智能变电站温度检测系统;现场试验发现系统温度精度提高了10%以上,长期运行无故障,表明该无源无线声表面波温度传感器在智能变电站测温中具有优异的表现,具有较广的应用前景。     

基于Q学习的无线传感器网络自组织方法研究

为实现无线传感器网络中数据传输效率与能量节省的综合性能优化,提出一种基于Q学习的自组织协议方法,将无线传感器网络的每个节点映射为一个Agent,通过学习训练,使得每个Agent可以选择一个较优的转发方向,从而实现无线传感器网络的自组织。实例分析表明,应用Q学习构建的自组织传感器网络能够提高数据传输的能量效率,延长网络生存期。     

Microfabricated Implantable Parylene-Based Wireless Passive Intraocular Pressure Sensors

This paper presents an implantable parylene-based wireless pressure sensor for biomedical pressure sensing applications specifically designed for continuous intraocular pressure (IOP) monitoring in glaucoma patients. It has an electrical $LC$ tank resonant circuit formed by an integrated capacitor and an inductor coil to facilitate passive wireless sensing using an external interrogating coil connected to a readout unit. Two surface-micromachined sensor designs incorporating variable capacitor and variable capacitor/inductor resonant circuits have been implemented to realize the pressure-sensitive components. The sensor is monolithically microfabricated by exploiting parylene as a biocompatible structural material in a suitable form factor for minimally invasive intraocular implantation. Pressure responses of the microsensor have been characterized to demonstrate its high pressure sensitivity ($≫$ 7000 ppm/mmHg) in both sensor designs, which confirms the feasibility of pressure sensing with smaller than 1 mmHg of resolution for practical biomedical applications. A six-month animal study verifies the in vivo bioefficacy and biostability of the implant in the intraocular environment with no surgical or postoperative complications. Preliminary ex vivo experimental results verify the IOP sensing feasibility of such device. This sensor will ultimately be implanted at the pars plana or on the iris of the eye to fulfill continuous, convenient, direct, and faithful IOP monitoring.$hfill$[2008-0111]      

无线传感器网络中虫洞攻击实时被动式探测

在无线传感器网络所面临的安全问题中,虫洞攻击是最严重的威胁之一.由于无线传感器节点的资源非常有限,因此,适用于有线网络上的基于密码学的安全技术不能直接移植于无线传感网络.目前已知的传感网中,虫洞攻击的探测方案在应用上存在问题,这些方案或需要精确时间同步、或额外的定位算法或硬件、或有较大的通信开销,并且,现有方案均不能检测可自适应调整攻击策略的主动虫洞敌手.结合无线传感器网络的特点,提出了基于拓扑的被动式实时虫洞攻击探测方案,称为Pworm.通过利用虫洞攻击的主要特征——大量吸引网络流量和显著缩短平均网络路径,Pworm不需要任何额外的硬件,只需要收集网络中部分路由信息,就能实时地探测虫洞节点,即使是主动虫洞节点,也不能通过改变自身攻击策略而躲避探测.实验结果和分析表明：该方案具有轻量级、低漏报率、高可扩展性等优点,适用于大规模无线传感网络.     

基于声表面波延迟线和谐振器的无源无线阵列传感器

本文介绍了延迟线型无源无线声表面波传感器的结构、传感器系统的组成、工作原理和传输特性.在分析延迟线型无源无线声表面波传感器缺点的基础上,提出了一种全新的谐振延迟型无源无线声表面波传感器的模型,并用延迟线和谐振器构造了这种传感器.它既有谐振型传感器传感距离远的优点,又有延迟线型传感器容易编码的优势.本文还分析了该传感器的信号响应特性和传感器系统的构造.     

被动无线传感器网络的新数据传输模式

被动式工作环境下,无线传感器网络有其独特的特点。在已有的基于簇的数据传输模式的基础上提出了簇中建链的新传输方法。在簇中节点被唤醒后,由簇头将这些节点连接成链（Link）并随机选择链首,链首收集数据后发送到簇头。这种方式消除了多个唤醒节点同时向簇头发送数据造成的数据冲突现象,节省了节点传输能耗也使节点间的能耗更加均衡,从而延长了网络寿命。     

无线传感器网络重编程技术研究

有效和可靠的无线传感器网络重编程技术是解决大规模传感器网络难于管理和维护的重要途径.介绍了无线传感器网络重编程的概念和基本组件,提出了无线传感器网络重编程技术面临的挑战和性能评价标准,分析了当前的研究进展并进行了比较,最后指出了无线传感器网络重编程技术的发展趋势.