[发明专利]无源无线声表面波多传感器系统及采用的频分识别方法

说明书

                          技术领域

本发明属于声表面波传感技术领域，具体涉及一种用一个以上声表面波谐振器(包括双端口及单端口谐振器)实现的无源多或者阵列传感器，以及用于无线信号查询及非接触获取、处理多个(阵列)传感信号的仪器系统，以及该系统所采用的频分识别多个传感器的方法。

                         技术背景

从上个世纪八十年代开始，美、德、日等国家开展了对声表面波无源无线传感器的研究，在已经发表的专利和技术文献中，报道了采用声表面波元件实现无源传感器的各种方法。由于声表面波谐振器较之其它类型的声表面波元件具有更高得品质因素(Q值)，特别适合于无源无线传感应用。例如专业文献1、Reindl Leonhard，Scholl Gerd，Ostertag Thomas等，“无源声表面波应答器用作传感器的理论和方法”/IEEE Transactions on Ultrasonics，Ferroelectrics，andFrequency Control/1998，45(5)：1281-1291；文献2、A.Pohl，G.Ostermayer and F.Seifer，“用振荡器电路锁定远程高值声表面波谐振器的无线传感”/IEEE Trans.UFFC/vol.45，no.5，pp.1161-1168，1998；文献3、A.Springer，R.Weigel，A.Pholand F.Seifert，“用声表面波器件的无线识别和传感”/Mechatronics/1999，No.9pp745-756.上述文献都介绍了采用声表面波谐振器作为无源无线传感器的技术。图1是这些文献中报告的用于无源无线声表面波传感器信号查询、接收和处理的典型仪器系统原理框图。这个系统构成的特点在于：用于产生查询信号的本振的频率在使用中是不调整的，它固定在和用作传感器的谐振器频率范围内的一个频率点上。已有技术的一个典型特征就是一个传感器系统中只包含单个的用作传感器的声表面波谐振器。如果要使用多个这种无源无线声表面波谐振器式传感器，必须要使用多个信号查询、接收单元。所以这种方法，不适用于多传感器、阵列传感器应用。这种系统电路结构复杂、控制灵活性较差。

声表面波谐振器用作传感器，被传感量主要引起谐振器自然谐振频率的变化。在专业文献Pohl Alfred，Ostermayer Gerald，Seifert Franz，“用振荡器电路锁定远程高值声表面波谐振器的无线传感”/IEEE Transactions on Ultrasonics，Ferroelectrics，and Frequency Control/1998，45(5)：1261-1268中，采用门控锁相环检测技术，锁定提取回波信号的振荡频率，并由此得到相应的传感信息。该系统电路复杂，难于调试和控制，并且闭环带宽窄，不能应用于多传感器和传感器阵列所要求的宽频带控制。

为了能够识别在多传感器或者阵列传感器中的各个传感单元或者传感器，已有和公开报到的技术主要是采用编码器型声表面波器件。例如德国西门子公司在中国申请的发明专利(申请号：97117768.6)采用脉冲时间间隔编码。美国专利采用线性调频换能器的无源声表面波标识器(“采用线性调频换能器的无源声表面波表示器”Patent Number：5469170，Nov.，21，1995)采用声表面波线性调频编码器。这些传感器系统的实现可采用和图1相似的信号查询、接收采集单元。其中采用线性调频编码时，图1中的本振必须是一扫频信号源。仪器系统运用传统雷达技术，采用外差接收机结构，通过对回波信号幅度、相位信息的提取得到多个被测参量或目标身份识别和传感信息。

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，提供一种用一个以上声表面波谐振器(包括双端口及单端口谐振器)实现的无源多或者阵列传感器，以及用于无线信号查询及非接触获取、处理多个(阵列)传感信号的仪器系统，以及该系统所采用的频分识别方法。

                       发明内容