【技术实现步骤摘要】
本技术涉及湿度、压力、温度等参数测量装置，尤其是一种基于叠层电感的lc型多参数检测装置。
技术介绍
1、lc谐振式无源无线传感器结构简单，传感器节点内部不含有源元件，具有非接触、低功耗、微型化、批量制造等巨大优势，而且理论上具有无限寿命，非常适合狭小密闭空间、机械旋转结构等恶劣环境下的参数检测。
2、目前常用的方法是同时测量lc传感器的谐振频率和0值/输入阻抗，这样能得到两个方程，即可解出两个敏感量，用于进行双参数的测量。利用这种方式的通常做法是，一方面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；另一方面，利用敏感电容作为另一种敏感方式，利用方程进行级联求解，即可得到相应的电阻以及电容的变化，从而进行双参数的测量。但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。
3、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。这种阵列形式实现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，但是由于lc传感器电感之间存在互感耦合，使得各个lc传感器的信号之间会相互影响，导致探测到的信号不能准确地反映出被测量的变化。
技术实现思路
1、随着无线传感器以及物联网的迅猛发展，传统的lc传感器监测一个参数已经无法满足传感平台多样性的需求，其对传感器提出了新的要求，即一个传感器节点测量多个参数实现传感节点的多功能化，因此发展多参
2、本技术提出了一种基于叠层电感的lc型多参数检测装置，这种基于叠层电感的lc型多参数检测装置成本低，结构简单，使用方便，能够有效遏制互感，可以精确地实现多参数测量。
3、一种基于叠层电感的lc型多参数检测装置，其特征在于，所述检测装置由基板、第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感、温度传感器、湿度传感器、压力传感器和读出电路组成，所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感进行同轴叠层放置在基板上，所述温度传感器、湿度传感器、压力传感器包括温度敏感电容、湿度敏感电容、压力敏感电容，分别粘合在基板上的电感周围构成基于叠层电感的lc型多参数无线无源传感器；所述温度敏感电容、湿度敏感电容、压力敏感电容通过金线分别与所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感串联，形成三个lc谐振回路；所述读出电路与所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感无线连接。
4、优选的，所述基板为玻璃晶片，形状为正方形。玻璃晶片通常具有良好的抗化学腐蚀性能，这使得装置能够在具有挑战性的环境中使用，如高温、高湿度、酸碱等腐蚀性环境；玻璃晶片的机械稳定性较高，有助于降低由于热膨胀引起的尺寸变化，从而提高装置的长期性能和可靠性；玻璃晶片是透明的，这使得在其表面制作的电感元件可以方便地与其他光学元件或传感器进行集成，拓展装置的功能和应用范围。正方形形状的玻璃晶片基板具有均匀的尺寸和几何形状，这有助于保持整个装置的均匀性和对称性。均匀的设计可以减少制造过程中可能出现的不均匀性和误差，从而提高装置的稳定性和性能。总的来说，lc型多参数检测装置使用玻璃晶片为基板，具有优异的电性能、机械性能和化学稳定性，同时还能够与其他器件方便地集成。
5、为了减小叠层电感间互感耦合带来的影响，使得多个叠层堆放的lc传感器能够独立、精确地测量每个待测参数，优选的，所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感原器件通过采用印刷在pcb电路板工艺进行实验测量，由偶数圈线圈组成，缠绕方式为每一圈的缠绕方向与相邻两圈的方向相反。具体来说，从外到内，第一圈的方向为逆时针，第二圈为顺时针，第三圈为逆时针，按照这种规律直到最内圈为顺时针方向。
6、为了避免传感器阵列带来过大的面积，优选的，将所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感进行叠层放置，每一层电感连接一个敏感电容。
7、所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感是由方向相反的电感线圈组成，为了抑制电感间的互感，电感线圈的长度至少是线间距的25倍，并且满足电感间的距离不能小于间距。
8、所述温度传感器所使用的敏感电容为温度敏感电容，敏感电容的值随着敏感介质介电常数的变化而变化。
9、为了满足优良的耐热、耐氧化、耐低温性，可在-50℃-+180℃温度范围内长期使用，优选的，介质层敏感材料为硅油(液态pdms)，其介电常数随着温度的变化而变化。硅油具有较高的耐高温性能，可以在较高温度环境下工作而不会失效，因此在高温应用中表现出色；硅油在低温条件下依然保持流动性，不会变得过于粘稠或固化，这对一些低温应用场景非常重要；硅油是优秀的电绝缘材料，可以有效隔离电路和器件，防止电路短路和其他电性能问题；硅油具有较好的化学稳定性，对一些常见化学物质和腐蚀性气体不敏感，因此在某些化学环境下能够保持稳定。
10、优选的，所述温度传感器采用semitec 103at-2型号的热敏电容，这是一款ntc-ptc复合型热敏电容，可在不同温度范围内提供良好的响应。semitec103at-2是一种小型热敏电容，尺寸较小，具有较好的稳定性和精度，适合于紧凑型传感器的设计，可用于要求小尺寸和轻量化的应用场景。
11、所述湿度传感器包含一个叠层电感以及一个mems叉指电容，mems叉指电容为湿度敏感元件，敏感电容的值随着敏感介质介电常数的变化而变化。
12、优选的，所述湿度传感器采用sh1100型湿敏电容，sh1100型湿敏电容是humirel公司生产的，其测量范围是(1％～99％)rh，在55％rh时的电容量为180pf(典型值)。当相对湿度从0变化到100％时，电容量的变化范围是163pf～202pf。温度系数为0.04pf/℃，湿度滞后量为±1.5％，响应时间为5s。采用sh1100型湿敏电容有如下好处：sh1100型湿敏电容是一种高精度的湿度传感器，能够提供准确的湿度测量结果；具有较宽的工作电压范围，适用于不同电源供应条件下的应用；具有低功耗特性，这对于电池供电或对能耗敏感的应用非常有利；具有较好的稳定性，长期使用时不易出现漂移或性能下降；尺寸较小，适用于对尺寸有限制的场景，如嵌入式系统和小型设备。因此，基于sh1100型湿敏电容的高精度、宽工作电压范围、低功耗、高稳定性等优点，采用该型号的湿敏电容可以提升本技术专利传感器的湿度传感性能。
13、优选的，所述压力传感器采用vtisb10h型号的mems压力电容传感器。压力传感器包含上下两层极板，当外界压力变化时，两极板间距变化从而导致电容的变化。vtisb10h型号的mems压力电容传感器具有以下好处：体积小、重量轻，适用于空间有限或要求轻便的应用场景；在微观尺度上制造，能够感知微小的压力变化，提供高灵敏度和精确的压力测量结果；具有快速的响应时间，可以迅速捕捉到压力变化，适用于对实时性要求较高的应用场景；可以适应多种介质，包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于叠层电感的LC型多参数检测装置，其特征在于：所述检测装置由基板、第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感、温度传感器、湿度传感器、压力传感器和读出电路组成；所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感同轴叠层放置在基板上；所述温度传感器、湿度传感器、压力传感器包括温度敏感电容、湿度敏感电容、压力敏感电容，分别粘合在基板上的电感周围，构成基于叠层电感的LC型多参数无线无源传感器；所述温度敏感电容、湿度敏感电容、压力敏感电容通过金线分别与所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感串联，形成三个LC谐振回路；所述读出电路与所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感无线连接。
2.如权利要求1所述的LC型多参数检测装置，其特征在于：所述基板为玻璃晶片，形状为正方形。
3.如权利要求1所述的LC型多参数检测装置，其特征在于：所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感的缠绕方式为每一圈的缠绕方向与相邻两圈的方向相反，从外到内，第一圈的方向为逆时针，第二圈为顺时针，第三圈为逆时针，按照这种规律直到最内圈为顺势针方向。
4.如权利要求3所述的
5.如权利要求1所述的LC型多参数检测装置，其特征在于：所述温度传感器包括一个温度敏感电容，其介质层敏感材料为硅油。
6.如权利要求1所述的LC型多参数检测装置，其特征在于：所述温度传感器采用Semitec 103AT-2型号的热敏电容。
7.如权利要求1所述的LC型多参数检测装置，其特征在于：所述湿度传感器包括一个MEMS叉指电容，MEMS叉指电容为湿度敏感元件。
8.如权利要求1所述的LC型多参数检测装置，其特征在于：所述湿度传感器采用SH1100型湿敏电容。
9.如权利要求1所述的LC型多参数检测装置，其特征在于：所述压力传感器采用VTISB10H型号的MEMS压力电容传感器。
10.如权利要求1所述的LC型多参数检测装置，其特征在于：所述读出电路由信号发生器、乘法器、低通滤波器、中央处理器组成。
...【技术特征摘要】
1.一种基于叠层电感的lc型多参数检测装置，其特征在于：所述检测装置由基板、第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感、温度传感器、湿度传感器、压力传感器和读出电路组成；所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感同轴叠层放置在基板上；所述温度传感器、湿度传感器、压力传感器包括温度敏感电容、湿度敏感电容、压力敏感电容，分别粘合在基板上的电感周围，构成基于叠层电感的lc型多参数无线无源传感器；所述温度敏感电容、湿度敏感电容、压力敏感电容通过金线分别与所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感串联，形成三个lc谐振回路；所述读出电路与所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感无线连接。
2.如权利要求1所述的lc型多参数检测装置，其特征在于：所述基板为玻璃晶片，形状为正方形。
3.如权利要求1所述的lc型多参数检测装置，其特征在于：所述第一叠层电感、第二叠层电感、第三叠层电感的缠绕方式为每一圈的缠绕方向与相邻两圈的方向相反，从外到内，第一圈的方向为逆时针，第二圈为顺时针，第三圈为逆时针，按照这种规律直到最内圈为顺势针方向。
【专利技术属性】
技术研发人员：丁镓骏，
申请(专利权)人：杭州定方科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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