[发明专利]无线声学滤油器传感器

说明书

技术领域

实施例总体上涉及传感器件及其组件。实施例还涉及滤油器内部的油质量检测。实施例另外涉及不同类型的声波器件，比如剪切水平表面声波(SH-SAW)、弯曲板波(FPW)、Love模式、声板模式(APM)、剪切水平声板模式(SH-APM)以及体声波(BAW)，其中包括厚度剪切模式、扭转模式以及弯曲模式组件及其器件。实施例还涉及检测数据的无线发送。

背景技术

声波传感器被利用在多种传感应用中，举例来说，比如温度和/或压力传感器件和系统。声波器件已经被用于商业用途超过六十年。虽然电信行业是声波器件的最大用户，但是所述声波器件也被用于化学蒸汽检测。声波传感器被如此命名是因为它们使用机械波或声波作为传感机制。随着声波传播通过材料的表面或者在材料的表面上传播，所述传播路径的特性的任何改变都会影响所述波的速度和/或幅度。

可以通过测量所述传感器的频率或相位特性来监视声波特性的改变，并且随后可以把声波特性的改变与所测量的相应的物理量或化学量相关。几乎所有的声波器件和传感器都利用压电晶体来生成声波。有三种机制可以对声波传感器响应有所贡献，即质量负荷、粘弹性和声电效应。化学制品的质量负荷改变这种传感器的频率、幅度以及相位和Q值。大多数声波化学检测传感器例如依赖于所述传感器的质量敏感性以及具有化学选择性的涂层，所述涂层吸收感兴趣的蒸汽，从而导致所述SAW传感器的质量负荷增大。

声波传感器的例子包括声波检测器件，所述声波检测器件被利用来检测物质(比如化学制品)的存在或者环境条件(比如温度和压力)。充当传感器的声学或声波(例如SAW/BAW)器件可以提供高度灵敏的检测机制，这是由于其固有的高Q因数所导致的对表面负荷的高灵敏度和低噪声。表面声波器件通常是利用放置在压电材料上的梳状叉指换能器通过光刻技术来制造的。表面声波器件可以具有延迟线或谐振器配置。体声波器件通常是利用真空电镀器制造的，比如由CHA、Transat或Saunder生产的真空电镀器。电极材料的选择以及电极的厚度由灯丝温度和总加热时间来控制。通过对掩模的适当使用来限定电极的尺寸和形状。

基于前述内容，可以认识到，可以在各种传感测量应用中利用声波器件，比如表面声波谐振器(SAW-R)、表面声波延迟线(SAW-DL)、表面横波(STW)、体声波(BAW)。声波传感器与常规传感器之间的其中一个主要差别在于，声波传感器可以机械地存储能量。一旦向这种传感器提供一定数量的能量(例如通过RF)，该传感器就能够在没有任何有源部件的情况下(例如没有电源或振荡器)操作一段时间。这一特征使得有可能在RF供电的无源无线传感应用中实施声波传感器。

微传感器的一种很有前景的应用涉及滤油器和油质量监控。低温启动能力、燃料经济性、在高温和/或低温下的稀化或稠化效应、以及运转中的汽车发动机内的润滑性和油膜厚度都取决于粘性。因此，粘性应该是发动机油正确发挥作用的能力的最佳指标。在常规的油检测系统中已经利用了粘性中的频率改变。然而，由高度粘滞的液体的粘性的小改变导致的频率改变非常小。由于高度粘滞的负荷，来自传感器振荡器的信号“噪声”非常大，并且这种测量系统的精度非常差。此外，这种振荡器可能会由于所述谐振器的电感特性的损失而停止振荡。

基于前述内容，本发明的发明人相信，针对与常规的油微传感应用相关的问题的解决方案可能涉及声波器件。声波传感器能够以非常敏感的方式运行，这是因为它们能够检测机械和电特性的改变，其中包括质量、弹性、介电特性和(例如电子、离子和热)传导性的变化。这是因为探测感兴趣的介质的声波既具有机械位移又具有电场。这种特征与通常监控单个材料特性的改变的许多其他微传感器技术形成对比。因此，本发明的发明人相信，正如在此所描述的实施例所表明的那样，声波传感器可能非常适用于监控发动机油的粘弹性特性。

发明内容

提供下面的概要是为了便于理解只有所公开的实施例才有的一些创新的特征，并且下面的概要不打算作为全面的描述。可以通过把整个说明书、权利要求书、附图和摘要作为整体来获得对所述实施例的各方面的全面认识。

因此，本发明的一个方面是提供一种改进的传感器件。

本发明的另一方面是提供一种适于进行滤油器检测的声波传感器件。

本发明的又一方面是提供一种无线油传感器。