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无线无源传感器及无线无源传感方法技术

技术编号:22500741 阅读:10 留言:0更新日期:2019-11-09 02:00
本发明专利技术提供一种无线无源传感器及无线无源传感方法,无线无源传感器包括多参数传感器、读取模块、收发转换模块和阻抗谱分析模块。多参数传感器与读取模块耦接,并与读取模块呈PT对称分布,用于分别测量各预设参数的实际测量信号;收发转换模块分别与读取模块和阻抗谱分析模块电连接,用于读取测量的各实际测量信号;收发转换模块,用于接收各实际测量信号,并对各实际测量信号进行时域/频域转换,并将转换后的各实际测量信号发送至阻抗谱分析模块;阻抗谱分析模块,用于根据转换后的各实际测量信号确定多参数传感器的谐振频率和Q值。本发明专利技术的无线无源传感器可测量多个预设参数,可增大无线读出距离,提高信号读取速度。

Wireless passive sensor and its method

The invention provides a wireless passive sensor and a wireless passive sensor method. The wireless passive sensor includes a multi parameter sensor, a reading module, a transceiver conversion module and an impedance spectrum analysis module. The multi parameter sensor is coupled with the reading module and distributed symmetrically with the reading module as Pt, which is used to measure the actual measurement signals of each preset parameter respectively; the transceiver conversion module is electrically connected with the reading module and the impedance spectrum analysis module respectively, which is used to read the actual measurement signals of the measurement; the transceiver conversion module is used to receive the actual measurement signals and carry out the actual measurement signals Time domain / frequency domain conversion, and the converted actual measurement signals are sent to the impedance spectrum analysis module; the impedance spectrum analysis module is used to determine the resonance frequency and Q value of the multi parameter sensor according to the converted actual measurement signals. The wireless passive sensor of the invention can measure a plurality of preset parameters, increase the wireless readout distance and improve the signal reading speed.

【技术实现步骤摘要】
无线无源传感器及无线无源传感方法
本专利技术属于微电子
,具体涉及一种LC无线无源传感器及无线无源传感方法。
技术介绍
无线无源传感器是适应技术发展趋势和市场需求的一种新型传感器,以其体积小、使用方便、可靠性高、使用寿命长、维护简单等特点收到广泛关注。传统的有源有线传感器具有诸多的局限性,例如在测量恶劣环境(高温、强辐射、强腐蚀等)、植入生物体、测量密封环境等情况下,传统的有源有线传感器很难甚至无法测量。而无线无源传感器内部不需要电源,其体积可以大幅度的减小,并且理论上器件的寿命无限长,因此不存在有源有线传感器的局限性,在特殊应用环境下拥有不可替代的优势。无线无源传感器按照工作原理可分为三大类:能量收集方式、射频反射调制方式、无源谐振方式。LC无线无源传感器通常由敏感电容柜和平面螺旋电感构成,其工作原理为无源谐振方式,将待测参数转换为谐振频率,并且通过互感耦合的方式非接触测量这个频率,从而实现无线无源的检测。LC传感器目前存在的问题包括,只能测量单一参数;采用电感耦合原理,传感器的读出距离短;采用扫频的读出原理,传感器的读出速度慢。LC无线无源传感器是最具有潜力的谐振式无线无源传感器,有着非常重要的应用前景。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种无线无源传感器及无线无源传感方法。本专利技术的第一方面提供一种无线无源传感器,包括多参数传感器、读取模块、收发转换模块和阻抗谱分析模块,所述多参数传感器与所述读取模块耦接,并与所述读取模块呈PT对称分布,所述收发转换模块分别与所述读取模块和所述阻抗谱分析模块电连接;其中,所述多参数传感器,用于分别测量各预设参数的实际测量信号;所述读取模块,用于读取所述多参数传感器所测量的各所述实际测量信号;所述收发转换模块,用于接收所述读取模块所读取的各所述实际测量信号,并对各所述实际测量信号进行时域/频域转换,并将转换后的各实际测量信号发送至所述阻抗谱分析模块;所述阻抗谱分析模块,用于根据转换后的各实际测量信号确定所述多参数传感器的谐振频率和Q值。可选的,所述多参数传感器包括敏感电感、第一电阻、第一敏感电容和第二敏感电容;其中,部分所述敏感电感的第一端与所述第一敏感电容的第一端电连接,该部分所述敏感电感的第二端与所述第一敏感电容的第二端电连接;所述第一电阻的第一端与所述敏感电感的第一端电连接,所述第一电阻的第二端与所述第二敏感电容的第一端电连接;所述第二敏感电容的第二端与所述敏感电感的第二端电连接。可选的,所述收发转换模块包括第一输入端和第二输入端,所述读取模块包括第二电阻、电感和电容,其中,所述第二电阻的第一端与所述第一输入端电连接,所述第二电阻的第二端与所述电感的第一端电连接;所述电感的第二端与所述电容的第一端电连接,所述电感与所述敏感电感耦接;所述电容的第二端与所述第二输入端电连接。可选的,所述收发转换模块包括收发子模块以及与所述收发子模块电连接的时/频域转换子模块;其中,所述收发子模块,用于接收所述读取模块所读取的各所述实际测量信号;所述时/频域转换子模块,用于对各所述实际测量信号进行时域/频域转换;所述收发子模块,还用于将转换后的各实际测量信号发送至所述阻抗谱分析模块。可选的,所述时/频域转换子模块,用于基于快速傅里叶变换对各所述实际测量信号进行时域/频域转换。可选的,所述敏感电感的电感值与所述电感的电感值相等。可选的,所述第一电阻的电阻值与所述第二电阻的电阻值相等;并且,所述第一电阻为正电阻,所述第二电阻为负电阻;或,所述第一电阻为负电阻,所述第二电阻为正电阻。可选的,所述第一敏感电容的电容值与所述第二敏感电容的电容值之和与所述电容的电容值相等。可选的,所述敏感电感为温度敏感电感;和/或,所述第一敏感电容为湿度敏感电容或压力敏感电容;所述第二敏感电容为湿度敏感电容或压力敏感电容。本专利技术的第二方面提供一种无线无源传感方法,采用本专利技术第一方面提供的无线无源传感器,方法具体包括:S110、所述多参数传感器分别测量各预设参数的实际测量信号;S120、所述读取模块读取所述多参数传感器所测量的各所述实际测量信号;S130、所述收发转换模块接收所述读取模块所读取的各所述实际测量信号,并对各所述实际测量信号进行时域/频域转换,并将转换后的各实际测量信号发送至所述阻抗谱分析模块;S140、所述阻抗谱分析模块根据转换后的各实际测量信号确定所述多参数传感器的谐振频率和Q值。本专利技术的第一方面提供一种无线无源传感器,包括多参数传感器、读取模块、收发转换模块和阻抗谱分析模块。所述多参数传感器与所述读取模块耦接,并与所述读取模块呈PT对称分布,用于分别测量各预设参数的实际测量信号;所述收发转换模块分别与所述读取模块和所述阻抗谱分析模块电连接,用于读取所述多参数传感器测量的各所述实际测量信号;所述收发转换模块,用于接收所述读取模块读取的各所述实际测量信号,并对各所述实际测量信号进行时域/频域转换,并将转换后的各实际测量信号发送至所述阻抗谱分析模块;所述阻抗谱分析模块,用于根据转换后的各实际测量信号确定所述多参数传感器的谐振频率和Q值。本专利技术的无线无源传感器可测量多个预设参数,可增大无线读出距离,提高信号读取速度。本专利技术的第二方面提供一种无线无源传感方法,所述方法采用所述无线无源传感器,可以实现多预设参数的测量、增大无线读出距离和提高信号读取速度。附图说明图1为本专利技术第一方面提供的的无线无源传感器的结构示意图;图2为本专利技术第二方面提供的无线无源传感方法的流程示意图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示,一种无线无源传感器100,包括多参数传感器110、读取模块120、收发转换模块130和阻抗谱分析模块140。多参数传感器110与读取模块120耦接,并与读取模块120呈PT对称分布,收发转换模块130分别与读取模块120和阻抗谱分析模块140电连接。其中,多参数传感器110,用于分别测量各预设参数的实际测量信号。读取模块120,用于读取多参数传感器110所测量的各实际测量信号。收发转换模块130,用于接收读取模块120所读取的各实际测量信号,并对各实际测量信号进行时域/频域转换,并将转换后的各实际测量信号发送至阻抗谱分析模块140。阻抗谱分析模块140,用于根据转换后的各实际测量信号确定多参数传感器110的谐振频率和Q值。需要说明的是,多参数传感器110可以反馈多种参数,例如,温度、湿度和压力。当然,除此以外,本领域技术人员还可以根据实际需要,设定多参数传感器110其他一些反馈参数。相应地,预设参数与多参数传感器110所反馈的多种参数一致。本实施例的无线无源传感器100可测量多个预设参数,可增大无线读出距离,提高信号读取速度。首先,多参数传感器110可实现同时对多个预设参数的测量,其次,基于PT对称原理设计多参数传感器110和读取模块120的结构,具有增大无线读出距离的优点。具体地,如图1所示,多参数传感器110包括敏感电感Ls、第一电阻Rs、第一敏感电容C1和第二敏感电容C2。部分敏感电感Ls的第一端与第一敏感电容C1的第一端电连接,该部分敏感电感Ls的第二端与第一敏感电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线无源传感器,其特征在于,包括多参数传感器、读取模块、收发转换模块和阻抗谱分析模块,所述多参数传感器与所述读取模块耦接,并与所述读取模块呈PT对称分布,所述收发转换模块分别与所述读取模块和所述阻抗谱分析模块电连接;其中,所述多参数传感器,用于分别测量各预设参数的实际测量信号;所述读取模块,用于读取所述多参数传感器所测量的各所述实际测量信号;所述收发转换模块,用于接收所述读取模块所读取的各所述实际测量信号,并对各所述实际测量信号进行时域/频域转换,并将转换后的各实际测量信号发送至所述阻抗谱分析模块;所述阻抗谱分析模块,用于根据转换后的各实际测量信号确定所述多参数传感器的谐振频率和Q值。

【技术特征摘要】
1.一种无线无源传感器,其特征在于,包括多参数传感器、读取模块、收发转换模块和阻抗谱分析模块,所述多参数传感器与所述读取模块耦接,并与所述读取模块呈PT对称分布,所述收发转换模块分别与所述读取模块和所述阻抗谱分析模块电连接;其中,所述多参数传感器,用于分别测量各预设参数的实际测量信号;所述读取模块,用于读取所述多参数传感器所测量的各所述实际测量信号;所述收发转换模块,用于接收所述读取模块所读取的各所述实际测量信号,并对各所述实际测量信号进行时域/频域转换,并将转换后的各实际测量信号发送至所述阻抗谱分析模块;所述阻抗谱分析模块,用于根据转换后的各实际测量信号确定所述多参数传感器的谐振频率和Q值。2.根据权利要求1所述的无线无源传感器,其特征在于,所述多参数传感器包括敏感电感、第一电阻、第一敏感电容和第二敏感电容;其中,部分所述敏感电感的第一端与所述第一敏感电容的第一端电连接,该部分所述敏感电感的第二端与所述第一敏感电容的第二端电连接;所述第一电阻的第一端与所述敏感电感的第一端电连接,所述第一电阻的第二端与所述第二敏感电容的第一端电连接;所述第二敏感电容的第二端与所述敏感电感的第二端电连接。3.根据权利要求2所述的无线无源传感器,其特征在于,所述收发转换模块包括第一输入端和第二输入端,所述读取模块包括第二电阻、电感和电容,其中,所述第二电阻的第一端与所述第一输入端电连接,所述第二电阻的第二端与所述电感的第一端电连接;所述电感的第二端与所述电容的第一端电连接,所述电感与所述敏感电感耦接;所述电容的第二端与所述第二输入端电连接。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的无线无源传感器,其特征在于,所述收发转换模块包括收发子模块以及与所述收发子模块电连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员:王立峰汪金泉黄庆安
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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