【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于温度监测，尤其涉及一种基于mems谐振器的无线无源测温系统。
技术介绍
1、随着工业自动化和智能化的发展，对设备运行状态的实时监控变得尤为重要。温度作为设备运行状态的重要指标之一，其精确测量对于预防设备故障、保障生产安全具有重要意义。传统的温度测量方法，如热电偶、热敏电阻等，虽然应用广泛，但在某些特殊环境下，如高温、高压、腐蚀性等环境，或者对于难以接触的设备，这些方法的应用受到限制。
2、近年来，无线无源测温技术因其安装方便、维护成本低、不受环境限制等优点，逐渐成为温度监测领域的研究热点。无线无源测温技术利用无线信号传递温度信息，无需外部电源供电，适合于多种应用场景，如制造业、物流与仓储、电力系统等。
3、mems(微机电系统)谐振器作为一种新型的传感器技术，因其体积小、重量轻、可集成度高、成本低等优点，在无线无源测温系统中显现出巨大的应用潜力。mems谐振器通过检测谐振频率的变化来感知温度变化，具有宽温度覆盖、高q值、高灵敏度、高线性度、高分辨率等特性。
4、然而，现有的基于mems谐振器的无线无源测温系统仍存在一些技术问题：传统的基于mems谐振器的电路设计功耗较大，难以实现远距离的无线发射，限制了其在远程监控领域的应用；在无源系统中，难以有效地实现能量收集与能量发射电路的隔离，避免相互干扰。在低功耗的条件下，难以实现无源无线温度检测的远距离传输，同时保证测量的精度和分辨率。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中的不足，提
2、第一方面，本专利技术提供一种基于mems谐振器的无线无源测温系统，包括与mems谐振器及对应接口电路构成的mems振荡器，用于产生基准频率信号；
3、锁相环，电连接所述mems振荡器的输出端，用于产生高频信号；
4、无源倍频器，电连接所述锁相环的输出端，用于倍频所述锁相环输出的高频频率；
5、耦合器，电连接所述无源倍频器的输出端，用于将倍频后的高频信号分为两路谐波信号；
6、可调滤波器，电连接所述耦合器的输出端，用于选择目标谐波信号；
7、双极化天线，电连接所述可调滤波器的输出端，用于将目标谐波信号发送至终端并接收终端发射的电磁波信号；
8、整流模块，分别电连接所述双极化天线和耦合器，用于将电磁波信号和所述耦合器反射的谐波信号转换为直流电；
9、能量管理模块，分别电连接所述锁相环和mems谐振器，用于对直流电进行存储与稳压输出，以对所述mems振荡器和锁相环进行能量供给。
10、可选地，倍频后温度分辨率△t为：
11、
12、其中，△f为频率测量分辨率；n为倍频系数；f1为mems谐振器的基准频率；tcf为mems谐振器的温度系数。
13、可选地，所述终端的天线为双极化天线，终端侧的双极化天线和mems谐振器侧的双极化天线为±45°极化形式。
14、可选地，所述双极化天线的工作带宽满足温度变化范围下的频率偏移，且双极化天线的工作带宽大于或等于倍频后的频率偏移。
15、可选地，根据以下公式计算倍频后的频率偏移f3：
16、f3＝n×f1×tcf×(t2-t1)；
17、其中，n为倍频系数；f1为mems谐振器的基准频率；tcf为mems谐振器的温度系数；t1为测量温度的最小值；t2为测量温度的最大值。
18、可选地，所述终端包括带通滤波器、低噪声放大器和频谱检测电路；mems谐振器侧的双极化天线的发射信号通过终端侧的双极化天线接收，并经带通滤波器、低噪声放大器传输至频谱检测电路，频谱检测电路检测当前工作带宽下的频谱的功率最大值及对应频率，并根据频率与温度的相关性确定当前的测试温度。
19、可选地，所述无源倍频器的输出包含多次谐波，所述可调滤波器用于选择目标输出功率的谐波分量进行温度信息的表征。
20、第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的基于mems谐振器的无线无源测温系统的测温方法，包括：
21、利用双极化天线接收终端发射的电磁波信号；
22、利用整流模块将接收到的电磁波信号转换为直流电，供电给mems振荡器及锁相环；
23、利用mems振荡器产生基准频率信号，并通过锁相环及无源倍频器倍频；
24、利用可调滤波器选择倍频后的高频信号中的目标谐波信号，并通过双极化天线发送至终端；
25、利用终端接收目标谐波信号，并根据目标谐波信号对应的频率与温度的相关性确定当前的测试温度。
26、本专利技术提供一种基于mems谐振器的无线无源测温系统及其测温方法，其中系统包括与mems谐振器及对应接口电路构成的mems振荡器，用于产生基准频率信号；锁相环，电连接所述mems振荡器的输出端，用于产生高频信号；无源倍频器，电连接所述锁相环的输出端，用于倍频所述锁相环输出的高频频率；耦合器，电连接所述无源倍频器的输出端，用于将倍频后的高频信号分为两路谐波信号；可调滤波器，电连接所述耦合器的输出端，用于选择目标谐波信号；双极化天线，电连接所述可调滤波器的输出端，用于将目标谐波信号发送至终端并接收终端发射的电磁波信号；整流模块，分别电连接所述双极化天线和耦合器，用于将电磁波信号和所述耦合器反射的谐波信号转换为直流电；能量管理模块，分别电连接所述锁相环和mems谐振器，用于对直流电进行存储与稳压输出，以对所述mems振荡器和锁相环进行能量供给。本专利技术能够实现远距离的无线发射，并有效地实现能量收集与能量发射电路的隔离，避免相互干扰，在低功耗的条件下，实现无源无线温度检测的远距离传输，同时保证测量的精度和分辨率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于MEMS谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于MEMS谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，倍频后温度分辨率△T为：
3.根据权利要求1所述的基于MEMS谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，所述终端的天线为双极化天线，终端侧的双极化天线和MEMS谐振器侧的双极化天线为±45°极化形式。
4.根据权利要求1所述的基于MEMS谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，所述双极化天线的工作带宽满足温度变化范围下的频率偏移，且双极化天线的工作带宽大于或等于倍频后的频率偏移。
5.根据权利要求4所述的基于MEMS谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，根据以下公式计算倍频后的频率偏移f3：
6.根据权利要求3所述的基于MEMS谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，所述终端包括带通滤波器、低噪声放大器和频谱检测电路；MEMS谐振器侧的双极化天线的发射信号通过终端侧的双极化天线接收，并经带通滤波器、低噪声放大器传输至频谱检测电路，频谱检测电路检测当前工作带宽下的频谱的功率最大值及对应频率，并
7.根据权利要求1所述的基于MEMS谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，所述无源倍频器的输出包含多次谐波，所述可调滤波器用于选择目标输出功率的谐波分量进行温度信息的表征。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的基于MEMS谐振器的无线无源测温系统的测温方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于mems谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于mems谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，倍频后温度分辨率△t为：
3.根据权利要求1所述的基于mems谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，所述终端的天线为双极化天线，终端侧的双极化天线和mems谐振器侧的双极化天线为±45°极化形式。
4.根据权利要求1所述的基于mems谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，所述双极化天线的工作带宽满足温度变化范围下的频率偏移，且双极化天线的工作带宽大于或等于倍频后的频率偏移。
5.根据权利要求4所述的基于mems谐振器的无线无源测温系统，其特征在于，根据以下公式计算倍频后的频率偏...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。