【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线传感的一种无源被动rlc无线遥感系统，具体涉及一种pt对称高性能lc无线遥感系统。
技术介绍
1、无线lc遥测传感器系统广泛应用于工业、医疗和环境应用等领域，因为它能够在封闭环境或条件恶劣的环境中检测物理量、化学量和生物量等。与传统的有线传感系统相比，他具有无线信号读出的优势，传感器部分无需额外供电，免去了更换电池和定期维护的麻烦。代表性的例子包括体内压力传感器、动脉血压和流量传感器，以及用于高温或高速旋转体的温度传感器。由于要测量的物理量需要从难以直接接触的环境中获取，因此无线传感是最佳选择。通常，传感设备包括近场环形天线(读取器线圈)和可被模型化为rlc串联或并联谐振器的无源传感器。网络分析仪用于测量读取器线圈的反射系数，从中可以提取传感信息。传感器的电容或电感随着待测物理或化学量而变化，从而导致反射系数的幅度或相位发生变化。本质上，传感功能是基于互感耦合。到目前为止，已经提出了大量用于无线监测温度、湿度、压力和液体流量的lc无源传感器。然而，这种传感器的发展仍然受到检测范围有限、灵敏度和准确性低的阻碍。
2、最近，一种源自量子力学的高性能奇偶时间对称(pt对称)lc遥测传感器系统引起了众多研究人员的广泛关注。在此之前，pt对称结构已被用于声学、光学和无线能量传输等领域，因为它在临界点附近表现出许多非凡的特性。与传统的lc无线无源传感器不同，在基于pt对称的遥测传感器系统中，阅读器和网络分析仪之间串联了一个额外的电容和一个负电阻，形成一个有源rlc谐振器。有源谐振器产生的增益与无源传感器形成的无
3、尽管pt对称结构对提高lc无线无源传感器的性能有很大帮助，但所有测试都是使用昂贵且笨重的网络分析仪进行的，传统的频域检测方法需要在较宽的频带内测量反射系数，需扫频读取无源传感器，在分辨率要求较高的情况下，一次测量时间可达数十分钟。如果能够开发一种响应速度快，体积小，成本低廉的遥测装置，这将进一步增加该类传感器系统的应用前景。
技术实现思路
1、针对传统频域检测方法响应速度慢，使用昂贵且笨重的的问题，本专利技术的目的在于提供一种响应速度快，体积小，成本低廉的基于pt对称的无线遥感系统的检测系统，以克服现有技术中的不足。
2、为实现本专利技术目的，本专利技术提供了pt对称高性能lc无线遥感系统的时域检测系统，本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、所述遥感系统包括读取器、无源被动传感器，所述读取器是由电容cr，电阻rr和电感lr构成的谐振电路；所述无源被动传感器是由电容cs，电阻rs和电感ls构成的谐振电路；所述读取器和无源被动传感器满足pt对称条件cr＝cs,lr＝ls,rr＝-rs；所述时域检测系统包括：数据采集模块、fft转换模块，所述读取器和无源被动传感器通过电感耦合的方式相互作用，产生携带传感信息的振荡信号，所述数据采集模块和fft转换模块将模拟振荡信号转化为数字信号并进行运算处理获得传感结果。
4、进一步的，所述fft转换模块由数字信号处理器执行，所述数字信号处理器给所述读取器发送一个询问脉冲信号，所述脉冲信号给所述读取器的电容cr充电，使其获得一个初始电压，在初始电压的作用下，所述读取器、无源被动传感器两个相互耦合的谐振器上均产生包含传感信息的稳幅振荡信号。
5、进一步的，所述数据采集模块包括滤波器、自动增益放大器、高速ad转换器，所述数据采集模块读取电容cr上的电压信号经过滤波放大被ad模数转换模块采集，然后将采集到的信号传送给数字信号处理器进行fft转换操作。
6、进一步的，还包括人机交互系统，所述人机交互系统用于将传感结果实时显示。
7、进一步的，所述电感lr与ls的距离固定，改变环境湿度，通过测得电容cr上的电压振荡信号的fft频谱实现湿度检测。
8、进一步的，改变所述电感lr与电感ls的距离，通过测得电容cr上的电压振荡信号的fft频谱实现距离检测。
9、进一步的，所述读取器和无源被动传感器是由串联rlc构成，或者是由rlc并联谐振电路构成，或者是串联和并联rlc谐振电路的组合形式。
10、进一步的，所述无源被动传感器中的rs为电阻型传感器，或者ls为电感型传感器，或者cs为电容型传感器。
11、进一步的，对所述pt对称条件进一步添加缩放因子x进行推广，推广的pt对称条件为cr＝cs/x,lr＝xls,rr＝-xrs，其中x是正实数。
12、进一步的，所述pt对称条件为cr＝-cs,lr＝-ls,rr＝rs，其中负电感和负电容均由复阻抗电路搭建。
13、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
14、传统的频域检测方法需要在较宽的频带内测量反射系数，而时域传感方法只关注谐振频率点，能够实时产生对应于谐振频率的振荡信号，无需扫频读取无源传感器，从而大大提高了传感器的响应速度。本专利技术具有结构简单、成本低，方便携带等优点，主要部件仅包括数据采集卡和进行fft运算的处理器。因此进一步增加了该无线被动遥感系统的应用前景。
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1.PT对称LC无线遥感系统的时域检测系统，所述遥感系统包括读取器(1)、无源被动传感器(2)，所述读取器(1)是由电容Cr，电阻Rr和电感Lr构成的谐振电路；所述无源被动传感器(2)是由电容Cs，电阻Rs和电感Ls构成的谐振电路；所述读取器(1)和无源被动传感器(2)满足PT对称条件Cr＝Cs,Lr＝Ls,Rr＝-Rs，其特征在于，所述时域检测系统包括：数据采集模块、FFT转换模块，所述读取器和无源被动传感器通过电感耦合的方式相互作用，产生携带传感信息的振荡信号，所述数据采集模块和FFT转换模块将模拟振荡信号转化为数字信号并进行运算处理获得传感结果。
2.根据权利要求1所述的PT对称LC无线遥感系统的时域检测系统，其特征在于，所述FFT转换模块由数字信号处理器(6)执行，所述数字信号处理器给所述读取器发送一个询问脉冲信号，所述脉冲信号给所述读取器的电容Cr充电，使其获得一个初始电压，在初始电压的作用下，所述读取器(1)、无源被动传感器(2)两个相互耦合的谐振器上均产生包含传感信息的稳幅振荡信号。
3.根据权利要求2所述的PT对称LC无线遥感系统的时域检测
4.根据权利要求3所述的PT对称LC无线遥感系统的时域检测系统，其特征在于，还包括人机交互系统，所述人机交互系统用于将传感结果实时显示。
5.根据权利要求1所述的PT对称LC无线遥感系统的时域检测系统，其特征在于，改变所述电感Lr与电感Ls的距离，通过测得电容Cr上的振荡信号的FFT频谱实现距离检测。
6.根据权利要求1所述的PT对称LC无线遥感系统的时域检测系统，其特征在于，所述电感Lr与Ls的距离固定，改变环境湿度，通过测得电容Cr上的振荡信号的FFT频谱实现湿度检测。
7.根据权利要求1所述的PT对称LC无线遥感系统的时域检测系统，其特征在于，所述读取器(1)和无源被动传感器(2)是由串联RLC构成，或者是由RLC并联谐振电路构成，或者是串联和并联RLC谐振电路的组合形式。
8.根据权利要求1所述的PT对称高性能LC无线遥感系统的时域检测系统，其特征在于：所述无源被动传感器(2)中的Rs为电阻型传感器，或者Ls为电感型传感器，或者Cs为电容型传感器。
9.根据权利要求1所述的PT对称高性能LC无线遥感系统的时域检测系统，其特征在于：对所述PT对称条件进一步添加缩放因子x进行推广，推广的PT对称条件为Cr＝Cs/x,Lr＝xLs,Rr＝-xRs，其中x是正实数。
10.根据权利要求1所述的PT对称高性能LC无线遥感系统的时域检测系统，其特征在于：所述PT对称条件为Cr＝-Cs,Lr＝-Ls,Rr＝Rs，其中负电感和负电容均由复阻抗电路搭建。
...【技术特征摘要】
1.pt对称lc无线遥感系统的时域检测系统，所述遥感系统包括读取器(1)、无源被动传感器(2)，所述读取器(1)是由电容cr，电阻rr和电感lr构成的谐振电路；所述无源被动传感器(2)是由电容cs，电阻rs和电感ls构成的谐振电路；所述读取器(1)和无源被动传感器(2)满足pt对称条件cr＝cs,lr＝ls,rr＝-rs，其特征在于，所述时域检测系统包括：数据采集模块、fft转换模块，所述读取器和无源被动传感器通过电感耦合的方式相互作用，产生携带传感信息的振荡信号，所述数据采集模块和fft转换模块将模拟振荡信号转化为数字信号并进行运算处理获得传感结果。
2.根据权利要求1所述的pt对称lc无线遥感系统的时域检测系统，其特征在于，所述fft转换模块由数字信号处理器(6)执行，所述数字信号处理器给所述读取器发送一个询问脉冲信号，所述脉冲信号给所述读取器的电容cr充电，使其获得一个初始电压，在初始电压的作用下，所述读取器(1)、无源被动传感器(2)两个相互耦合的谐振器上均产生包含传感信息的稳幅振荡信号。
3.根据权利要求2所述的pt对称lc无线遥感系统的时域检测系统，其特征在于，所述数据采集模块包括滤波器(3)、自动增益放大器(4)、高速ad转换器(5)，所述数据采集模块读取电容cr上的电压信号经过滤波放大被ad模数转换模块(5)采集，然后将采集到的信号传送给数字信号处理器(6)进行fft转换操作。
4.根据权利要求3所述的pt对称lc无线遥感...
【专利技术属性】
技术研发人员：张自超，全栋梁，张宇鹏，周帆，刘建鹏，方芳，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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