[发明专利]一种PT对称型LC无源无线传感系统实现多参数测量的方法

说明书

本发明公开了一种PT对称型LC无源无线传感系统实现多参数测量的方法，属于测量、测试的技术领域。该系统包括LC无源无线传感器以及与其通过耦合电感无线连接的读出电路，通过设计探测电路与LC无源无线传感器电路的电容值、电感值和电阻值，使得探测电路与LC无源无线传感器电路的谐振频率相等、系统的增益和损耗也相等，从而满足PT对称性。本发明提出的一种基于PT对称LC无源无线传感系统实现多参数测量的方法使得传感器作为单个谐振回路，通过阻抗相位频率扫描便可实现多个参数的测量。

技术领域

本发明涉及无线无源传感系统技术，特别涉及一种PT对称型LC无源无线传感系统实现多参数测量的方法，属于测量、测试的技术领域。

背景技术

无线传感网和物联网的发展对传感器提出了新的要求，即一个传感器节点可以测量多个参数实现传感节点的多功能化。实现LC无源无线传感器的多参数检测最简单的方法即是采用传感器阵列(Sensors Array)形式，其中，每个LC传感器回路的谐振频率间隔开并且相互间要避免电磁干扰。很明显，通过这种阵列形式实现多参数测量系统的器件面积是成倍增加的，多层金属工艺可以实现多个 LC回路的垂直叠加，从而节省器件面积，但是LC传感器中的电感耦合使得情况变得复杂，各LC回路谐振频率之间的相互影响使得电路分析复杂，测量频率不准确。

传统的传感系统仅仅根据谐振频率的测量值标定传感器参数是阻碍传感节点多功能化的主要原因之一。原因在于，不论LC传感器包含几个敏感电感或者敏感电容，LC回路由于互感耦合或者等效电容合并最终成为一个等效的LC串联结构，其谐振频率峰只有一个，因此无法反应出各个敏感电感、敏感电容的变化。归根结底，从数学的角度上来说，关于谐振频率的表达式只有一个方程，无法解出多个未知数(即多个敏感电感、敏感电容)。

目前，解决传统传感系统不能测量每个敏感器件参数这一问题的常用方法是：利用温度敏感材料做成电感以利用其寄生电阻作为敏感方式之一，利用敏感电容作为另一种敏感方式，从而进行双参数的测量，同时测量LC传感器的谐振频率和Q值/输入阻抗，这样能得到两个方程，即可解出两个敏感量。这种方法仅限于双参数的测量，不能扩展为三个以及更多参数的测量。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种PT对称型LC 无源无线传感系统实现多参数测量的方法，该系统中探测电路与LC无源无线传感器电路通过电感磁谐振强耦合无线连接。通过设计使得探测电路与LC无源无线传感器电路的电容值、电感值均相等，因此探测电路与LC无源无线传感器电路的谐振频率相同；电阻值互为相反数，因此系统增益和损耗也相等，满足PT 对称性。本发明提出的PT对称LC无源无线传感系统使得传感器作为单个谐振回路，通过阻抗相位频率扫描实现了仅仅测量谐振频率便可测量3个参数。克服了同时测量LC传感器的谐振频率和Q值/输入阻抗，仅用于进行双参数的测量不能扩展为三个以及更多参数测量的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种PT对称型LC无源无线传感系统实现多参数测量的方法，采用包含读出电路和LC无源无线传感器电路的系统实现，读出电路与LC无源无线传感器电路通过电感磁共振强耦合无线连接。

LC无源无线传感器电路包括第一电感线圈、敏感电阻、敏感电容，第一电感线圈的一端连接敏感电阻的一端，敏感电阻的另一端连接敏感电容的一极，敏感电容的另一极连接第一电感线圈的另一端。