基于无线无源声表面波传感器的温度检测系统及收发系统转让专利

申请号 : CN201810046436.2

文献号 : CN108344800B

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发明人 : 刘子赫金浩董树荣陶翔

申请人 : 浙江大学

摘要 :

本发明公开了一种基于无线无源声表面波传感器的温度检测系统及收发系统,属于温度检测技术领域。温度检测系统包括射频收发系统及声表面波传感器,射频收发系统包括控制单元、人机交互单元、收发天线、发射链路、接收链路及选择开关单元:收发天线为多频天线;发射链路包括电连接的射频信号生成模块、开关模块、可置换的频率适配模块及功率放大模块;接收链路包括电连接的可置换的滤波模块、信号放大模块及功率检波模块;选择开关单元,用于有选择地将发射链路与接收链路中的一者与收发天线连接。基于该结构设计的射频收发系统,能有效的提高其所适配的声表面波传感器范围,可广泛应用于温度检测等技术领域。

权利要求 :

1.一种基于无线无源声表面波传感器的温度检测系统,包括射频收发系统及安置于被测对象处的所述声表面波传感器,其特征在于,所述射频收发系统包括:控制单元;

人机交互单元,与所述控制单元通讯连接,用于接收针对检测控制参数的设置输入及受所述控制单元控制地输出温度检测结果;

收发天线,为多频天线;

发射链路,受控于所述控制单元,沿信号的行进方向,依序包括电连接的射频信号生成模块、开关模块、频率适配模块及功率放大模块,所述频率适配模块可置换,而从多个频段不同的频率适配模块中选择对应频段的频率适配模块接入所述发射链路中,以匹配当前声表面波传感器;

接收链路,受控于所述控制单元,沿信号的行进方向,依序包括电连接的信号放大模块、滤波模块及功率检波模块,所述滤波模块可置换, 而从多个频段不同的滤波模块中选择对应频段的滤波模块进入所述接收链路中,以匹配所述当前声表面波传感器;

选择开关单元,用于有选择地将所述发射链路与所述接收链路中的一者与所述收发天线连接。

2.根据权利要求1所述的温度检测系统,其特征在于:

所述射频信号生成模块包括锁相环模块,所述开关模块为单向开关模块,所述选择开关单元包括单刀双掷开关模块,所述人机交互单元包括触摸屏,所述信号放大模块为可变增益放大模块,所述功率检波模块的下游设有模数转换模块,所述频率适配模块与所述滤波模块均为带通滤波模块。

3.根据权利要求1所述的温度检测系统,其特征在于:

所述检测控制参数包括与所述声表面波传感器相匹配的问询射频信号组参数及用于表征所述声表面波传感器的谐振频率与环境温度间转换关系的计算式,所述问询射频信号组参数包括射频信号频段与信号步长或信号数量;

所述转换关系为线性关系,所述信号步长为等步长。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的温度检测系统,其特征在于,所述控制单元包括处理器与存储器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时能实现以下步骤:接收步骤,接收通过所述人机交互单元输入针对所述检测控制参数的设置;

收发步骤,依据所述检测控制参数,控制所述发射链路通过所述收发天线发射一组问询射频脉冲,及控制所述接收链路通过所述收发天线接收针对所述一组问询射频脉冲反馈的一组响应信号;

处理步骤,基于所述一组响应信号,获取所述声表面波传感器的谐振频率;

计算步骤,基于所述处理步骤中获取的谐振频率计算出所述被测对象的当前温度值。

5.根据权利要求4所述的温度检测系统,其特征在于:

在所述收发步骤中,所述一组问询射频脉冲包括若干频率渐变且频率在预设射频信号频段内的射频脉冲;在接收到针对前一问询射频信号的响应信号后,再发射下一问询脉冲信号;在控制发射链路发射问询射频信号时,控制所述开关模块连通并控制所述选择开关单元连接所述发射链路与所述收发天线;在控制接收链路接收响应信号时,控制所述开关模块断开及控制所述选择开关单元连接所述接收链路与所述收发天线;

在所述处理步骤中,获取由所述功率检波模块输出用于表征响应信号幅值的幅值数据,以与所述一组问询射频脉冲对应的幅值数据组中最大的幅值数据对应的问询射频信号的频率为所述声表面波传感器的谐振频率;

在所述处理步骤中,以在发射一个问询射频信号后预定时长内收到的信号为针对该问询射频信号的响应信号;

在所述计算步骤中,依据所接收的检测控制参数中用于表征所述声表面波传感器的谐振频率与环境温度间转换关系的计算式,利用所述处理步骤获取的谐振频率计算所述当前温度值。

6.一种射频收发系统,用于与无线无源声表面波传感器配合使用,其特征在于,所述射频收发系统包括:控制单元;

人机交互单元,与所述控制单元通讯连接,用于接收针对收发控制参数的设置输入及受所述控制单元控制地输出检测结果;

收发天线,为多频天线;

发射链路,受控于所述控制单元,沿信号的行进方向,依序包括电连接的射频信号生成模块、开关模块、频率适配模块及功率放大模块,所述频率适配模块可置换,而从多个频段不同的频率适配模块中选择对应频段的频率适配模块接入所述发射链路中,以匹配当前声表面波传感器;

接收链路,受控于所述控制单元,沿信号的行进方向,依序包括电连接的滤波模块、信号放大模块及功率检波模块,所述滤波模块可置换,而从多个频段不同的滤波模块中选择对应频段的滤波模块进入所述接收链路中,以匹配所述当前声表面波传感器;

选择开关单元,用于有选择地将所述发射链路与所述接收链路中的一者与所述收发天线连接。

7.根据权利要求6所述的射频收发系统,其特征在于:

所述射频信号生成模块包括锁相环模块,所述开关模块为单向开关模块,所述选择开关单元包括单刀双掷开关模块,所述人机交互单元包括触摸屏,所述信号放大模块为可变增益放大模块,所述功率检波模块的下游设有模数转换模块,所述频率适配模块与所述滤波模块均为带通滤波模块。

8.根据权利要求6或7所述的射频收发系统,其特征在于:

所述收发控制参数包括与所述声表面波传感器相匹配的问询射频信号组参数及用于表征所述声表面波传感器的谐振频率与待检测参数间转换关系的计算式,所述问询射频信号组参数包括射频信号频段与信号步长或信号数量;

所述转换关系为线性关系,所述信号步长为等步长。

9.根据权利要求8所述的射频收发系统,其特征在于,所述控制单元包括处理器与存储器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时能实现以下步骤:接收步骤,接收通过所述人机交互单元输入针对所述收发控制参数的设置;

收发步骤,依据所述收发控制参数,控制所述发射链路通过所述收发天线发射一组问询射频脉冲,及控制所述接收链路通过所述收发天线接收针对所述一组问询射频脉冲反馈的一组响应信号;

处理步骤,基于所述一组响应信号,获取所述声表面波传感器的谐振频率;

计算步骤,基于所述处理步骤中获取的谐振频率计算出所述待检测参数的当前值。

10.根据权利要求9所述的射频收发系统,其特征在于:

在所述收发步骤中,所述一组问询射频脉冲包括若干频率渐变且频率在预设射频信号频段内的射频脉冲;在接收到针对前一问询射频信号的响应信号后,再发射下一问询脉冲信号;在控制发射链路发射问询射频信号时,控制所述开关模块连通并控制所述选择开关单元连接所述发射链路与所述收发天线;在控制接收链路接收响应信号时,控制所述开关模块断开及控制所述选择开关单元连接所述接收链路与所述收发天线;

在所述处理步骤中,获取由所述功率检波模块输出用于表征响应信号幅值的幅值数据,以与所述一组问询射频脉冲对应的幅值数据组中最大的幅值数据对应的问询射频信号的频率为所述声表面波传感器的谐振频率;

在所述处理步骤中,以在发射一个问询射频信号后预定时长内收到的信号为针对该问询射频信号的响应信号;

在所述计算步骤中,依据所接收的收发控制参数中用于表征所述声表面波传感器的谐振频率与所述待检测参数间转换关系的计算式,利用所述处理步骤获取的谐振频率计算所述当前值。

说明书 :

基于无线无源声表面波传感器的温度检测系统及收发系统

技术领域

[0001] 本发明涉及温度检测技术,具体地说,涉及一种基于无线无源声表面波传感器的温度检测系统及用于构建该温度检测系统的射频收发系统。

背景技术

[0002] 声表面波传感器通常包括压电基体及制备在该压电基体上的电极与天线,常用声表面波传感器为叉指换能器,其利用压电材料的声-电转换特性以实现电磁波和声表面波的相互转换,其优点是无线无源,且可在高温等恶劣环境下工作;其无线特性使其应用场景能突破线缆限制,从而可布局在运动物体等传统无法布线的位置上以实现温度等待检测物理参数的检测,而其无源特性使其无需在传感器内部安装电池,可更好地适应高温、强酸、高电压等恶劣环境,且便于维护。
[0003] 基于无线无源声表面波的传感技术可以用于电气仪表设备、航空发动机等大型机器的温度等待检测参数的传感场景。无线无源声表面波传感器系统通常由射频收发系统和安置在被测对象处的声表面波传感器组成,射频收发系统和声表面波传感器各集成有天线,射频收发系统产生问询射频信号并发送给声表面波传感器,声表面波传感器接收问询射频信号,并将其转换成沿压电基片表面传播的声波信号,该声波信号的传输特性携带传感器周围的温度等物理参数信息,并通过集成的天线重新转换成电磁波信号发送射频收发系统,射频收发系统接收到传感器返回的回波信号,实时分析得到声表面波传感器所处环境的温度等物理参数信息。
[0004] 声表面波器件在制作时,由于工艺原因,其谐振中心频率可能出现偏差。同时,基于不同的应用场景,以及不同材料的声表面波器件所具有的不同的材料特性,实际制备及使用的声表面波传感器其中心频率分散性较大,导致现有技术中,通常要求同型号的声表面波传感器要有专用的射频收发系统与之匹配。

发明内容

[0005] 本发明的目的为提供一种基于无线无源声表面波传感器的温度检测系统,以提高射频收发系统对声表面波传感器的适配范围;
[0006] 本发明的另一目的为提供一种用于构建上述温度检测系统的射频收发系统。
[0007] 为了实现上述目的,本发明提供的温度检测系统包括射频收发系统及安置于被测对象处的声表面波传感器,射频收发系统包括控制单元、人机交互单元、收发天线、发射链路、接收链路及选择开关单元:人机交互单元与控制单元通讯连接,用于接收针对检测控制参数的设置输入及受控制单元控制地输出温度检测结果;收发天线为多频天线;发射链路受控于控制单元,沿信号在发射链路中的行进方向,依序包括电连接的射频信号生成模块、开关模块、频率适配模块及功率放大模块,频率适配模块可置换;接收链路受控于控制单元,沿信号在接收链路中的行进方向,依序包括电连接的滤波模块、信号放大模块及功率检波模块,滤波模块可置换;选择开关单元,用于有选择地将发射链路与接收链路中的一者与所述收发天线连接。
[0008] 基于上述结构设计的射频收发系统,可根据不同声表面波传感器,通过人机交互模块输入检测控制参数,并选用与该声表面波传感器相匹配的模块以置换频率适配模块与滤波模块,从而可使该射频收发系统可适用于不同频段的声表面波传感器及检测环境的变化,从而无需配置大量的射频收发系统,有效地节约成本。此外,基于开关模块与选择开关模块的设置,可有效地对发射信号与响应信号进行隔离,以提高该系统的工作稳定性与检测准确度。
[0009] 具体的方案为射频信号生成模块包括锁相环模块,开关模块为单向开关模块,选择开关单元包括单刀双掷开关模块,人机交互单元包括触摸屏,信号放大模块为可变增益放大模块,功率检波模块的下游设有模数转换模块,频率适配模块与滤波模块均为带通滤波模块。
[0010] 优选的方案为检测控制参数包括与声表面波传感器相匹配的问询射频信号组参数及用于表征声表面波传感器的谐振频率与环境温度间转换关系的计算式,问询射频信号组参数包括射频信号频段与信号步长或信号数量;转换关系为线性关系,信号步长为等步长。
[0011] 另一个优选的方案为控制单元包括处理器与存储器,存储器存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时能实现以下步骤:
[0012] 接收步骤,接收通过人机交互单元输入针对检测控制参数的设置;
[0013] 收发步骤,依据检测控制参数,控制发射链路通过收发天线发射一组问询射频脉冲,及控制接收链路通过收发天线接收针对一组问询射频脉冲反馈的一组响应信号;
[0014] 处理步骤,基于一组响应信号,获取声表面波传感器的谐振频率;
[0015] 计算步骤,基于处理步骤中获取的谐振频率计算出被测对象的当前温度值。
[0016] 更优选的方案为在收发步骤中,一组问询射频脉冲包括若干频率渐变且频率在预设射频信号频段内的射频脉冲;在接收到针对前一问询射频信号的响应信号后,再发射下一问询脉冲信号;在控制发射链路发射问询射频信号时,控制开关模块连通并控制选择开关连接发射链路与收发天线;在控制接收链路接收响应信号时,控制开关模块断开及控制选择开关连接接收链路与收发天线;在处理步骤中,获取由功率检波模块输出用于表征响应信号幅值的幅值数据,以与一组问询射频脉冲对应的幅值数据组中最大的幅值数据对应的问询射频信号的频率为声表面波传感器的谐振频率;在处理步骤中,以在发射一个问询射频信号后预定时长内收到的信号为针对该问询射频信号的响应信号;在计算步骤中,依据收的检测控制参数中用于表征声表面波传感器的谐振频率与环境温度间转换关系的计算式,利用处理步骤获取的谐振频率计算当前温度。
[0017] 为了实现上述另一目的,本发明提供的射频收发系统,用于与声表面波传感器匹配使用,包括控制单元、人机交互单元、收发天线、发射链路、接收链路及选择开关单元;人机交互单元与控制单元通讯连接,用于接收针对收发控制参数的设置输入及受控制单元控制地输出检测结果;收发天线为多频天线;发射链路受控于控制单元,沿信号在发射链路中的行进方向,依序包括电连接的射频信号生成模块、开关模块、频率适配模块及功率放大模块,频率适配模块可置换;接收链路受控于控制单元,沿信号在接收链路中的行进方向,依序包括电连接的滤波模块、信号放大模块及功率检波模块,滤波模块可置换;选择开关单元用于有选择地将发射链路与接收链路中的一者与收发天线连接。
[0018] 基于上述结构设计的射频收发系统,可根据不同声表面波传感器,通过人机交互模块输入检测控制参数,并选用与该声表面波传感器相匹配的模块以置换频率适配模块与滤波模块,从而可使该射频收发系统可适用于不同频段的声表面波传感器及检测环境的变化,从而无需配置大量的射频收发系统,有效地节约成本。此外,基于开关模块与选择开关模块的设置,可有效地对发射信号与响应信号进行隔离,以提高该系统的工作稳定性与检测准确度
[0019] 具体的方案为射频信号生成模块包括锁相环模块,开关模块为单向开关模块,选择开关单元包括单刀双掷开关模块,人机交互单元包括触摸屏,信号放大模块为可变增益放大模块,功率检波模块的下游设有模数转换模块,频率适配模块与滤波模块均为带通滤波模块。
[0020] 优选的方案为收发控制参数包括与声表面波传感器相匹配的问询射频信号组参数及用于表征声表面波传感器的谐振频率与待检测参数间转换关系的计算式,问询射频信号组参数包括射频信号频段与信号步长或信号数量;转换关系为线性关系,信号步长为等步长。
[0021] 另一个优选的方案为控制单元包括处理器与存储器,存储器存储有计算机程序,计算机程序被所述处理器执行时能实现以下步骤:
[0022] 接收步骤,接收通过人机交互单元输入针对收发控制参数的设置;
[0023] 收发步骤,依据收发控制参数,控制发射链路通过收发天线发射一组问询射频脉冲,及控制接收链路通过收发天线接收针对一组问询射频脉冲反馈的一组响应信号;
[0024] 处理步骤,基于一组响应信号,获取声表面波传感器的谐振频率;
[0025] 计算步骤,基于处理步骤中获取的谐振频率计算出待检测参数的当前值。
[0026] 更优选的方案为在收发步骤中,一组问询射频脉冲包括若干频率渐变且频率在预设射频信号频段内的射频脉冲;在接收到针对前一问询射频信号的响应信号后,再发射下一问询脉冲信号;在控制发射链路发射问询射频信号时,控制开关模块连通并控制选择开关连接发射链路与收发天线;在控制接收链路接收响应信号时,控制开关模块断开及控制选择开关连接接收链路与收发天线;在处理步骤中,获取由功率检波模块输出用于表征响应信号幅值的幅值数据,以与一组问询射频脉冲对应的幅值数据组中最大的幅值数据对应的问询射频信号的频率为声表面波传感器的谐振频率;在处理步骤中,以在发射一个问询射频信号后预定时长内收到的信号为针对该问询射频信号的响应信号;在计算步骤中,依据所接收的收发控制参数中用于表征声表面波传感器的谐振频率与待检测参数间转换关系的计算式,利用处理步骤获取的谐振频率计算待检测参数的当前值。

附图说明

[0027] 图1为本发明实施例中温度检测系统的电路原理结构示意图;
[0028] 图2为本发明实施例中温度检测系统进行温度检测的工作流程图。

具体实施方式

[0029] 以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。
[0030] 温度检测系统实施例
[0031] 参见图1,本发明温度检测系统1包括射频收发系统2及安置于被测对象处的声表面波传感器3,射频收发系统2包括控制单元20、人机交互单元21、发射链路22、接收链路23、选择开关单元24及收发天线25。
[0032] 控制单元20选用FPGA,用于控制整个射频收发系统2的工作,包括处理器与存储器,存储器存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,通过控制其他单元的工作而实现对温度的检测功能。
[0033] 人机交互单元21选用于控制单元20电连接的触摸屏,不仅可以用于接收数据的输入,还可用于显示温度检测结果。当然了,还可用数据输入按钮与用于输出温度检测结果的扬声器组合替代触摸屏构成本实施例中的人机交互单元21。
[0034] 沿信号在发射链路22中的行进方向,发射链路22依序包括电连接的锁相环模块41、单向开关模块42、频率适配模块43及功率放大模块44,频率适配模块为可置换且为带通滤波模块,即可根据实际需要接入对应频段的带通滤波模块,以有选择地在发射链路22中接入对应频段的滤波模块。锁相环模块41构成本实施例中的射频信号生成模块,以在控制单元20的控制下,生成对应频率的射频信号,具体采用型号为ADF4360-7的芯片模块;单向开关模块42构成本实施例中的开关模块,用于控制锁相环模块41与频率适配模块43之间的通断,具体选用型号为ADG901芯片模块;频率适配模块43用于使得功率放大模块44可以在当前工作频率下具有最好的传输性能,为使系统能够适配多种声表面波传感器,该系统中上集成多个频段不同的频率适配模块,具体选用滤波模块作为本实施例中的频率适配模块,从而有选择地接入对应频段的频率适配模块以适配当前声表面波传感器3;功率放大模块44用于对锁相环模块41所产生的射频信号进行功率放大,具体选用型号为ADL5324芯片模块。
[0035] 沿信号在接收链路23中的行进方向,接收链路23依序包括电连接的可变增益放大模块54、滤波模块53、功率检波模块52及模数转换模块51,滤波模块为可置换且为带通滤波模块,即可根据实际需要接入对应频段的带通滤波模块,即有选择地在接收链路23中接入对应频段的滤波模块。可变增益放大模块54构成本实施例中信号放大模块,以对收发天线25接收的响应信号进行放大处理,其为多级功率放大器,具体选用型号为ADL5243芯片模块。滤波模块53用于滤除可变功率放大器产生的噪声,减小对功率检波器的干扰,为使系统能够适配多种声表面波传感器,该系统中上集成多个频段不同的滤波模块,从而有选择地接入对应频段的滤波模块以适配当前声表面波传感器3。功率检波模块52用于获取所接收到的响应信号在经增益处理后的幅值,具体选用型号为ADL5902的芯片模块。模数转换模块
51用于将功率检波模块52所输出的信号转换成FPGA能处理数字信号,具体选用信号为AD7091的芯片模块。
[0036] 选择开关单元24,用于有选择地将发射链路22与接收链路23中的一者与射频收发天线25连接,通过与单向开关41的配合而可实现对接收链路与发射链路之间信号进行隔离,具体选用型号为ADL5324单刀双掷开关模块。
[0037] 收发天线25为多频天线,以匹配不同频段射频信号的收发任务。
[0038] 声表面波传感器3安置于被测对象处,以实现无线无源传感检测,其工作频率根据实际需要进行选择,在本实施例中选用工作频率为433MHz的声表面波传感器,其包括压电基体及制备在该压电基体上的叉指电极与收发天线电极。
[0039] 参见图2,使用上述温度检测系统进行温度检测的方法包括接收步骤S1、收发步骤S2、处理步骤S3及计算步骤S4,即控制单元20中的处理器执行存储在其存储器内的计算机程序可以实现前述步骤,以对被测对象的温度进行检测。具体如下:
[0040] 接收步骤S1,接收通过人机交互模块输入针对所述检测控制参数的设置。
[0041] 在本温度检测系统中,检测控制参数包括与声表面波传感器相匹配的问询射频信号组参数及用于表征声表面波传感器的谐振频率与环境温度间转换关系的计算式。问询射频信号组参数包括射频信号频段与信号步长或信号数量,即与当前声表面波传感器3相匹配的频段,及在检测过程中发射多个问询射频信号中相邻两个射频信号的频率步长,从而可具体的考虑被测对象的大致待测温度范围,并依据经验公式推出其谐振频率的范围,并在预定波动范围扩大该谐振频率范围作为射频信号频段。即获取射频信号频段的步骤包括依据被测对象的预估温度波动范围,利用计算式计算出声表面波传感器的谐振频率范围,再基于预定波动比例对谐振频率范围进行扩大区间以获取射频信号频段。在本实施例中,在一定温度波动范围内,声表面波传感器3的谐振频率与其所述环境的温度成线性关系,信号步长选用等步长。
[0042] 而对于计算式,其获取步骤为基于模拟声表面波传感器在被测对象上的安装环境,利用测量出的声表面波传感器的谐振频率与被测对象的温度对应数据组,拟合出谐振频率与温度的关系式构成计算式,选用二次以上曲线拟合或线性拟合,本实施例中选用线性拟合。
[0043] 具体为先根据声表面波传感器3所在的频段,在系统中选择相应的匹配滤波模块作为频率适配模块43和接收链路23中的带通滤波器网络接入信号通路作为滤波模块53,然后在触摸屏中设置射频信号频段作为该系统控制参数,及输入温度-谐振频率特性的对应转换算法,即计算式,在本实施例中选用一次线性表达式Y=AX+B,Y为温度,X为谐振频率,即输入参数A与参数B。
[0044] 收发步骤S2,依据检测控制参数,控制发射链路通过收发天线发射一组问询射频脉冲,及控制接收链路通过收发天线接收针对一组问询射频脉冲反馈的一组响应信号。
[0045] 其中,一组问询射频脉冲包括若干频率渐变且频率在预设射频信号频段内的射频脉冲,即根据输入的射频信号频段及信号步长或信号数量所生成的频率递增的一组射频信号;在控制发射链路22发射问询射频信号时,控制单向开关模块42连通并控制选择开关单元24连接发射链路22与收发天线25;在控制接收链路23接收响应信号时,控制单向开关模块42断开及控制选择开关模块42连接接收链路23与收发天线25,即基于单向开关模块42与选择开关单元24的配合,而实现在接收到针对前一问询射频信号的响应信号后,再发射下一问询脉冲信号。
[0046] 控制选择开关单元24连接发射链路22与收发天线25,发射链路22工作。锁相环模块41经过内部的倍频锁定发射出所需频率的连续信号,经过单向开关模块42,通过开关的通断,在固定的时间间隔内向外输出问询射频信号,再经过功率放大模块44放大至发射功率水平。得到的信号由收发天线25发射出去,并被声表面波传感器3接收。
[0047] 声表面波传感器3通过传感器天线接收问询射频讯号,并通过逆压电效应将电信号转换为声波信号,声波信号在声表面波器3中传播时会携带上声表面波器件的温度信息,并通过正压电效应将带有温度信息的声波信号转换回电信号,最后通过传感器天线反馈响应信号。
[0048] 问询信号结束后,选择开关单元24选择收发天线25与接收链路23相连。此时,锁相环模块41产生的信号被单向开关模块42和选择开关单元24所隔离。收发天线25接收到声表面波传感器3返回的带有温度信息的回波信号,接收链路23工作。信号首先经过一个可变增益放大模块54,将信号放大至功率检波模块52能检测到的功率水平,经过功率检波模块52,即对数转换器,这部分实现信号强度向电压值的转换。转换后的电压经过模数转换模块51的转换,将电压的数字量输回控制单元20。
[0049] 处理步骤S3,基于一组响应信号,获取声表面波传感器的谐振频率。
[0050] 获取由功率检波模块52输出用于表征响应信号幅值的幅值数据,以与一组问询射频脉冲对应的幅值数据组中最大幅值数据对应的问询射频信号的频率为该声表面波传感器的当前谐振频率。且要求以在发射一个问询射频信号后预定时长内收到的信号为针对该问询射频信号的响应信号,在本实施例中选用10微秒。
[0051] 控制单元20在一个整体测温周期内,控制锁相环模块41输出不同的频率,在工作范围内如432-436MHz,以100kHz为步长的步进式扫描;当然了,可以根据检测精度需要而选用较短步长,比如10Hz。每一个频率的问询射频信号都经收发天线25发射出去,然后经过声表面波传感器3的电-声转换,声表面波在传感器内部的谐振选择回波,转换回带有温度信息的电信号。这个回波的射频信号强度被转化为电压,再转化为数字量。在一个大周期内,每次接收机接收的前10μs时间,控制单元20记录并比较这些输回的表示响应强度的数字量,并和当时的问询信号频率对应起来,其中最大的响应强度所对应的频率就是射频收发系统所测出的声表面波传感器的谐振频率。按照声表面波传感器3的温度-谐振频率特性关系,及输入的计算式,这个频率所对应的温度就是传感器所在环境的温度。
[0052] 计算步骤S4,基于处理步骤中获取的谐振频率计算出被测对象的当前温度。
[0053] 依据所接收的检测控制参数中用于表征声表面波传感器的谐振频率与环境温度间转换关系的计算式,利用处理步骤S3获取的谐振频率计算被测对象的当前温度。
[0054] 控制单元20将处理得到的温度信息输出至人机交互模块21进行显示,然后重新进入步骤S2,继续下一个测温周期。若模数转换模块51输出的数值很小,即小于量程预设比例值,例如小于量程的10%,则表明接收功率较小,此时控制单元20控制人机交互模块21输出故障警告,例如通过与触摸屏配合的扬声器或警示灯进行发出警告,以提示进行射频收发系统2与声表面波传感器3之间的距离,一般在20厘米-50厘米为宜,并调节可变功率放大模块54的增益等级,如果经过多次调整后,其模数转换模块51输出的数值很小,即仍小于量程预设比例值,表明该声表面波传感器功能受损,则输出更换声表面波传感器3的提示。
[0055] 射频收发系统实施例
[0056] 在上述温度检测系统实施例中已经对本射频收发系统实施例进行了说明,在此不再赘述,其中,检测控制参数构成本实施例中的收发控制参数,声表面波传感器的谐振频率与环境温度间转换关系的计算式则构成本实施例中声表面波传感器的谐振频率与待检测物理量间转换关系的计算式,具体根据待检测物理量而进行设置,该待检测物理量为能影响声表面波传感器的谐振频率,且谐振频率变化在测量范围内与该待物理量成一一对应关系,优选大致为线性关系的待检测物理量。