[发明专利]一种双芯片声表面波无源无线测温传感器及其测温方法

说明书

本发明公开了一种双芯片声表面波无源无线测温传感器及其测温方法，包括：两个并联的谐振型声表面波传感器芯片；其中一个谐振型声表面波传感器芯片为正温度系数，另外一个谐振型声表面波传感器芯片为负温度系数。本发明中，通过两个芯片谐振频率差值与温度呈线性关系从而演算出温度值，能够避免因环境条件变化引起起始的频率变化导致的起始温度变化，可提高温度测量精度。

技术领域

本发明属于声表器件应用开发技术领域，特别涉及一种双芯片声表面波无源无线测温传感器及其测温方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，电力供应量日益增加，现代电力向着高电压、大容量迅速发展，电力系统的安全和效率运营关系到整个国民经济的发展和人民生活的稳定。对于电网的安全运营及电力系统资源的最优化利用方案实施，最有效的方法是对电力设备进行监测；其中，温度是需要监测的重要数据之一。

电力设备温升主要是由流过电缆的电流引起的。对于电缆中正常电流，电力设备温度会保持在一定的水平。当电力设备中有节点发生短路或者绝缘老化时，表现出来特征的就是该处局部发热，温度异常升高；继而触电膨胀氧化使节点电阻增大，发热量进一步上升，温度继续升高，形成一个恶性循环。因此，通过对电力设备温度的监测，即可知晓电力系统运营的负荷情况；通过整合电网信息资源，可以实现电力信息和资源共享的最大化，在发生设备隐患的第一时间就能发现并处理隐患，且在保证电力系统安全运营的情况下，提高电力电网输送电力的效率。

目前，电力系统设备的测温通常采用声表面波(SAW，Surface Acoustic Wave)技术，该技术具有的优点包括：物理化学特性稳定，使用寿命长；SAW传感器采用被动感应方式，无需电池驱动；传感器和采集设备之间无线连接，不影响系统绝缘性能，安全性高；线性度好。声表面波传感器芯片是在石英晶体压电材料通过半导体平面工艺制作而成，谐振型声表面波传感器利用谐振频率的改变与温度的改变在一定温度范围内呈线性的关系，当同一个换能器通过压电效应将声信号转变成无线应答信号输出后，就可以通过测量频率变化得到温度值。该技术频率变化值与温度值的变化通过设计基本是固定的，但是现有的声表面波谐振型温度传感器由于受外界温度湿度的影响以及随着使用寿命的增加，起始点的频率会发生变化，引起起始点的温度值发生变化，这样会导致测温精度降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双芯片声表面波无源无线测温传感器及其测温方法，以解决上述存在的技术问题。本发明的声表面波测温传感器能够提高温度测量精度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双芯片声表面波无源无线测温传感器，包括：两个谐振型声表面波传感器芯片；

所述两个谐振型声表面波传感器芯片并联；

其中一个谐振型声表面波传感器芯片为正温度系数，另外一个谐振型声表面波传感器芯片为负温度系数。

本发明中，所述两个谐振型声表面波传感器芯片除晶体切向不一致以外，其余工艺及技术条件均一致。

本发明中，通过所述两个谐振型声表面波传感器芯片谐振频率差值与温度呈线性关系测算温度。

本发明中，测算温度的公式为：

T＝T₀+KaΔ(F2-F1)，

式中，T代表测定的温度值，T₀代表起始温度，Ka代表双芯片频率温度系数，Δ(F2-F1)代表两芯片谐振频率之差的变化量。

一种本发明的双芯片声表面波无源无线测温传感器的测温方法，通过所述两个谐振型声表面波传感器芯片谐振频率差值与温度呈线性关系测算温度。

本发明测温方法中，测算温度的公式为：T＝T₀+KaΔ(F2-F1)，