[发明专利]差分式声表面波温度传感器

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种差分式声表面波温度传感器，适用于人体温度监测，或者是危险环境中的高温探测，或者是发电及动力传动等关键旋转机械部件的温度监测和电力变压器等的温度遥感等等。

背景技术

现有的声表面波传感器的一个主要应用是温度传感器。 以声表面波为基础的无源无线温度传感器已经广泛用于现实生活中，例如，在医院对病人体温监测，或者是植入人体内进行体温和血压的实时监测，或者是涡轮发动机运行过程中排气口高温的监测，或者是钢铁业冶炼容器衬套内温场的监测，或者是智能电网中电气连接的关键接点的温度监测，或者车辆轮胎的温度和压力的实时监测等等。

众所周知，现有的声表面波温度传感器的设计主要有谐振器和延迟线两种。一个单端口声表面波谐振器 ，是通过测量谐振器的谐振频率变化来测量温度的变化；一个延迟线滤波器，是通过测量延迟线的时间延迟变化来测量温度的变化。而上述结构的声表面波温度传感器都可以用于在有线和无线两种测量/监测系统。

若是应用在对温度测量的精度要求不高的情况下，声表面波温度传感器的设计通常是采用一个单端口谐振器。而这种结构的声表面温度传感器虽然结构简单，成本也低，而且适用于用一个射频读写器同时对多点进行温度监控；但是，像这种使用一个单端口谐振器进行温度测量或其他物理参数测量的声表面波温度传感器存在有下列缺点：

· 由于在生产制造过程中存有可变因素，因此，在产品出厂时需要对每个传感器进行校准;

· 由于设备老化和环境的变化，需要在应用过程中对每个传感器进行定时或不定时的校准;

· 传感器设备老化会直接影响传感器的测量精度;

·  测量结果容易受到传感器和射频读取器之间距离的影响;

·  测量容易受到传感器和射频读写器之间电磁波的干扰。

 由于上述的种种限制，使用一个单端口谐振器的声表面波温度传感器组建的温度测量系统，没有测量温度的参考信号，测量精度不高，在测量之前需要进行校准，且这种结构的温度测量系统的经营成本也是比较高的。

若是温度测量精度成为更关键的系统要求时，就有必要采用由两个单端口谐振器组成的声表面波温度传感器来进行温度的差分测量。以往两个单端口谐振器的设计主要有下面两种方式：

·  两个单端口谐振器位于同一压电基片表面的相同声波传播方向，但具有不同的谐振频率;

· 两个单端口谐振器位于同一压电基片表面的不同声波传播方向，且具有不同的谐振频率；

而上述结构的声表面波温度传感器虽然弥补了只用一个谐振器带来的测不准的缺点， 但是增加了传感器的尺寸，也增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的是：提供一种结构紧凑、测量精度高，而且生产成本低的差分式声表面波温度传感器，以克服现有技术的不足。

为了达到上述目的，本发明的第一个技术方案是：一种差分式声表面波温度传感器，包括壳体、壳盖、压电基片、第一声表面波谐振器和第二声表面波谐振器，所述压电基片固定在壳体内的底部，所述壳体和壳盖密封连接，其创新点在于：还包括第一压电薄膜，所述第一声表面波谐振器设在压电基片的表面，而第一压电薄膜设在压电基片的剩余表面和第一声表面波谐振器的表面以及外周之上，所述第二声表面波谐振器设在第一压电薄膜的表面。

在上述第一个技术方案中，所述壳体和壳盖分别是金属壳体和金属壳盖，或者分别是陶瓷壳体和金属壳盖。

在上述第一个技术方案中，所述第一压电薄膜是氧化锌或者是氮化铝，压电基片是石英、或者是铌酸锂、或者是钽酸锂，或者是金刚石。

在上述第一个技术方案中，所述第一声表面波谐振器与第二声表面波谐振器在竖直方向的投影相互重合或者部分重迭或者相交。

在上述第一个技术方案中，所述第一声表面波谐振器与第二声表面波谐振器在竖直方向的投影相交时，两者的夹角在 0°~180°范围内。

为了达到上述目的，本发明的第二个技术方案是：一种差分式声表面波温度传感器，包括壳体、壳盖、第一声表面波谐振器和第二声表面波谐振器，所述壳体和壳盖密封连接，其创新点在于：还包括衬底基片、第一压电薄膜和第二压电薄膜，所述衬底基片固定在壳体内的底部，第二压电薄膜设在衬底基片的表面，第一声表面波谐振器设在第二压电薄膜上，第一压电薄膜设在第二压电薄膜的剩余表面和第一声表面波谐振器的表面以及外周，所述第二声表面波谐振器设在第一压电薄膜的表面。