[发明专利]基于相控阵天线的声表面波温度检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种基于相控阵天线的声表面波温度检测系统，由阅读器和若干个声表面波温度传感器节点构成，其特征在于：所述阅读器采用相控阵天线，各个声表面波温度传感器节点采用谐振频率和带宽完全相同的声表面波器件；

所述阅读器包括微控制器模块、发射模块、收发隔离模块、接收模块、相位控制模块以及阵列天线模块，所述微控制器模块的输出端分别连接发射模块的输入端、相位控制模块的输入端和收发隔离模块的控制端，发射模块的输出端连接收发隔离模块的第二端口，收发隔离模块的第三端口连接接收模块的输入端，接收模块的输出端连接微控制器模块的输入端，收发隔离模块的第一端口与阵列天线模块连接，相位控制模块的输出端与阵列天线模块的控制端连接，阵列天线模块与声表面波温度传感器节点之间通过射频信号无线连接。

2.根据权利要求1所述的基于相控阵天线的声表面波温度检测系统，其特征在于：所述相位控制模块由多个相同的子模块并联构成，子模块的数量与相控阵天线的天线单元数量相同，所述子模块包括DAC模块和运算放大器模块，所述DAC模块的输出端连接运算放大器模块的输入端。

3.根据权利要求1所述的基于相控阵天线的声表面波温度检测系统，其特征在于：所述阵列天线模块由功分器和多个相同的阵列单元模块构成，所述功分器的输出端口数量与阵列单元模块的数量相同，功分器的各个输出端口分别与各阵列单元模块的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的基于相控阵天线的声表面波温度检测系统，其特征在于：所述阵列单元模块包括移相器模块和天线单元，所述移相器模块的输出端连接天线单元的输入端，移相器模块的控制输入端即为阵列天线模块的控制端。

5.一种基于相控阵天线的声表面波温度检测系统的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A，根据每个声表面波温度传感器节点所处的空间方位，确定对应的扫描方向，计算出测量该节点温度时各移相器对应的相移，并进一步计算出该相移对应的控制电压；

步骤B，微控制器模块控制收发隔离模块的单刀双掷开关置于第二端口，使阅读器处于激励信号发射状态；

步骤C，微控制器模块控制发射模块产生激励信号并放大到合适的功率，激励信号再经过收发隔离模块的第二端口和第一端口进入阵列天线模块，通过功分器分为多个功率与相位均相同的信号，分别进入每个天线单元对应的移相器模块；

步骤D，针对第一声表面波温度传感器节点，微控制器模块控制相位控制模块通过DAC模块产生如步骤A计算出的相应的控制电压，并通过运算放大器模块放大到合适的电压值，进入阵列天线模块，控制相应移相器模块的相位发生变化，使各天线单元发射的激励信号之间存在特定的相位差，在第一声表面波温度传感器节点处发生同相干涉；

步骤E，微控制器模块控制收发隔离模块的单刀双掷开关置于第三端口，使阅读器处于回波信号接收状态；

步骤F，第一声表面波温度传感器节点响应同相干涉的激励信号，并反射与第一声表面波温度传感器节点的温度相关的回波信号进入阵列天线模块，再经过收发隔离模块的第一端口和第三端口进入接收模块，最后到达微控制器模块；

步骤G，微控制器模块对第一声表面波温度传感器节点的回波信号进行处理，获得第一声表面波温度传感器节点的温度信息；

步骤H，针对第二声表面波温度传感器节点，第三声表面波温度传感器节点，…，第n声表面波温度传感器节点，重复步骤B到G，在一个完整的扫描周期内获得所有节点的温度信息，然后再从第一声表面波温度传感器节点重复扫描，反复进行，实现对各节点温度的在线实时检测。