一种多模态融合无线无源温度传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种多模态融合无线无源温度传感器，属于温度传感技术领域，包括传感器衬底、发射接收换能器、第一反射栅、第二反射栅、第一声子微纳结构区、第二声子微纳结构区、第三声子微纳结构区和第四声子微纳结构区；所述发射接收换能器、第一反射栅、第二反射栅、第一声子微纳结构区、第二声子微纳结构区、第三声子微纳结构区和第四声子微纳结构区均设置在传感器衬底上；第一反射栅和第二反射栅分别设置在发射接收换能器两侧，第一声子微纳结构区设置在发射接收换能器和第一反射栅之间，第二声子微纳结构区设置在发射接收换能器和第二反射栅之间；第四声子微纳结构区设置在第一反射栅，远离第一声子微纳结构区的一侧。远离第一声子微纳结构区的一侧。远离第一声子微纳结构区的一侧。

【技术实现步骤摘要】
一种多模态融合无线无源温度传感器


[0001]本专利技术属于温度传感
，具体是一种多模态融合无线无源温度传感器。

技术介绍

[0002]温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。无线无源温度传感器指传感器工作时采用无线方式和信息管控部分进行信息交互，同时传感器元件本身无需自带电源。
[0003]在先技术中，存在无线无源温度传感器，基于声表面波物理机制，参见重庆理工大学的硕士论文《基于声表面波的电缆温度监测系统的研究》，作者张海荣，公示时间是2020年，在先技术具有相当的优点，但是存在一些本质不足：1)基于声表面波进行温度传感，传感核心部分由发射接收换能器和反射栅组成，没有考虑到表面声场的多模态效应，在传感工作过程中，表面声场在发射接收换能器和反射栅之间的传输是无模态转换，本质上没有模态转换引起的检测灵敏度提高的物理基础，限制了在先技术的灵敏度；2)在反射栅远离发射接收换能器的一侧，无微纳结构空区域，这样有温度变化引起的声表面波性能变化具有一定限制，进一步影响的温度检测的灵敏度；3)声场在传输过程中没有经过声子晶体微纳结构，声场频率特性无法充分体现，温度传感的灵敏度和温度感知空间信息分辨率收到影响，温度传感的信息载体物理量没有充分被使用，传感器抗干扰性不足；4)无法检测温度场空间分布信息，无法形成空间温度场梯度等矢量特性信息。

技术实现思路

[0004]为了解决上述方案存在的问题，本专利技术提供了一种多模态融合无线无源温度传感器。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种多模态融合无线无源温度传感器，包括传感器衬底、发射接收换能器、第一反射栅、第二反射栅、第一声子微纳结构区、第二声子微纳结构区、第三声子微纳结构区和第四声子微纳结构区；
[0007]所述发射接收换能器、第一反射栅、第二反射栅、第一声子微纳结构区、第二声子微纳结构区、第三声子微纳结构区和第四声子微纳结构区均设置在传感器衬底上；第一反射栅和第二反射栅分别设置在发射接收换能器两侧，第一声子微纳结构区设置在发射接收换能器和第一反射栅之间，第二声子微纳结构区设置在发射接收换能器和第二反射栅之间；第四声子微纳结构区设置在第一反射栅，远离第一声子微纳结构区的一侧，第三声子微纳结构区设置在第二反射栅，远离第二声子微纳结构区的一侧。
[0008]进一步地，传感器衬底为柔性材料基底或刚性材料基底。
[0009]进一步地，所述的第一声子微纳结构区、第二声子微纳结构区、第三声子微纳结构区、第四声子微纳结构区的微纳结构为二维声子结构或三维声子结构。
[0010]进一步地，第一反射栅和第二反射栅为栅型或超结构型。
[0011]进一步地，发射接收换能器、第一反射栅、第二反射栅、第一声子微纳结构区、第二声子微纳结构区、第三声子微纳结构区和第四声子微纳结构区的位置布局的方法包括：
[0012]获取目标应用范围，根据获得的目标应用范围匹配对应的型号组合，获取传感器衬底信息，基于获得的传感器衬底信息确定各个型号组合对应的位置分布组合，对获得的位置分布组合进行筛选，获得目标位置组合，根据型号组合和对应的目标位置组合生成对应的评选图，对获得的评选图进行优先级排序，获得对应的目标分布图，根据获得的目标分布图进行个组件的分布设置。
[0013]进一步地，根据获得的目标应用范围匹配对应的型号组合的方法包括：
[0014]获取各个组件具有的型号，将获得的组件型号进行可行性组合，获得若干组初始组合，设置各个初始组合对应的应用范围以及对应组合稳定值，根据设置的应用范围、组合稳定值和初始组合建立对应的型号组合库；获取目标应用范围，将获得的目标应用范围输入到型号组合库中进行匹配，获得对应的型号组合。
[0015]进一步地，对获得的位置分布组合进行筛选的方法包括：
[0016]将位置分布组合标记为i，其中i＝1、2、
……
、n，n为正整数；获取位置分布组合对应的位置影响值，将获得的位置影响值标记为WZYi，模拟对应的型号组合在位置分布组合上的功能影响值，将获得的功能影响值标记为GNZi，根据公式SXi＝b1
×
WZYi+b2
×
GNZi计算对应的筛选值，其中，b1、b2均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0<b2≤1，选择筛选值最低的位置分布组合为目标位置组合。
[0017]进一步地，对获得的评选图进行优先级排序的方法包括：
[0018]获取评选图对应的筛选值、组合稳定值和组合成本，将获得组合稳定值和组合成本分别标记为ZHW和CBY，对评选图进行整体分析，获得对应的调整系数，将获得的调整系数标记为α，根据公式WXR＝b3
×
ZHW
‑
b4
×
(CBY
×
β+SX)计算对应的优先值，其中β成本转化系数，b3、b4均为比例系数，取值范围为0<b3≤1，0<b4≤1，按照优先值的高低进行排序，选择排序第一的评选图为目标分布图。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]1)在先技术由发射接收换能器和反射栅组成，没有考虑到表面声场的多模态效应，在传感工作过程中，表面声场在发射接收换能器和反射栅之间的传输是无模态转换，本质上没有模态转换引起的检测灵敏度提高的物理基础，限制了在先技术的灵敏度。本专利技术将声子晶体微纳结构与声表面波结合，基于声子晶体微纳结构对声波传输特性调控机理，实现声场多模态调控，具有灵敏度高、方法简单等特点。
[0021]2)在先技术中，反射栅远离发射接收换能器的一侧，无微纳结构空间，这样有温度变化引起的声表面波性能变化具有一定限制，进一步影响的温度检测的灵敏度。本专利技术将声子晶体微纳结构设置在发射接收换能器和反射栅之间，提高灵敏度和增加信息载体维度，具有多重提高灵敏度效果。
[0022]3)在先技术中，声场在传输过程中没有经过声子晶体微纳结构，声场频率特性无法充分体现，温度传感的灵敏度和温度感知空间信息分辨率收到影响，温度传感的信息载体物理量没有充分被使用，传感器抗干扰性不足。本专利技术同时采用双反射栅工作模式，在反射栅远离发射接收换能器的一侧设置有声子晶体微纳结构，进一步提高传感灵敏度，具有抗干扰性强、可靠性高、信息载体丰富等特点。
[0023]4)在先技术中，无法检测温度场空间分布信息，无法形成空间温度场梯度等矢量特性信息。本专利技术采用双反射栅和四声子晶体微纳结构区，不同声子晶体微纳结构存在微纳结构差异，实现了温度传感的空间感知能力，具有可温度矢量特性传感、灵活性强、功能易于扩充等特点。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态融合无线无源温度传感器，其特征在于，包括传感器衬底(1)、发射接收换能器(2)、第一反射栅(3)、第二反射栅(4)、第一声子微纳结构区(5)、第二声子微纳结构区(6)、第三声子微纳结构区(7)和第四声子微纳结构区(8)；所述发射接收换能器(2)、第一反射栅(3)、第二反射栅(4)、第一声子微纳结构区(5)、第二声子微纳结构区(6)、第三声子微纳结构区(7)和第四声子微纳结构区(8)均设置在传感器衬底(1)上；第一反射栅(3)和第二反射栅(4)分别设置在发射接收换能器(2)两侧，第一声子微纳结构区(5)设置在发射接收换能器(2)和第一反射栅(3)之间，第二声子微纳结构区(6)设置在发射接收换能器(2)和第二反射栅(4)之间；第四声子微纳结构区(8)设置在第一反射栅(3)，远离第一声子微纳结构区(5)的一侧，第三声子微纳结构区(7)设置在第二反射栅(4)，远离第二声子微纳结构区(6)的一侧。2.根据权利要求1所述的一种多模态融合无线无源温度传感器，其特征在于，传感器衬底(1)为柔性材料基底或刚性材料基底。3.根据权利要求1所述的一种多模态融合无线无源温度传感器，其特征在于，所述的第一声子微纳结构区(5)、第二声子微纳结构区(6)、第三声子微纳结构区(7)、第四声子微纳结构区(8)的微纳结构为二维声子结构或三维声子结构。4.根据权利要求1所述的一种多模态融合无线无源温度传感器，其特征在于，第一反射栅(3)和第二反射栅(4)为栅型或超结构型。5.根据权利要求1所述的一种多模态融合无线无源温度传感器，其特征在于，发射接收换能器(2)、第一反射栅(3)、第二反射栅(4)、第一声子微纳结构区(5)、第二声子微纳结构区(6)、第三声子微纳结构区(7)和第四声子微纳结构区(8)的位置布局的方法包括：获取目标应用范围，根据获得的目标应用范围匹配对应的型号组合，获取传感器衬底(1)信息，基于获得的传感器衬底(1)信息确定各个型号组合对应的位置分布组合，对获得的位置分布组合进行筛选，获得目标位置组合，根据型号组合和对应的目标位置组合生成对应的评...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶禾禾，高秀敏，潘树超，
申请(专利权)人：高桥防火科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：