無源聲表面波傳感器的無線測試系統(tǒng)研究.pdf

1、傳感器作為現(xiàn)代科技的前沿技術，目前已廣泛應用于航空航天、工業(yè)制造和消費電子等領域。聲表面波（SAW）傳感器具有高Q值、低成本、無源無線等特點，因此適用于高溫高壓、高速旋轉(zhuǎn)、密閉空間等十分惡劣的環(huán)境中，無線檢測溫度、應變、扭矩、壓強等因素的變化情況。無線測試系統(tǒng)是無源SAW傳感器在實際應用中的關鍵技術之一，并向著手持化、高速度、低功耗、遠距離等方向發(fā)展。因此開展無源SAW傳感器無線測試系統(tǒng)的研究具有十分重要的意義。
　　首先，本文測

2、試分析了315 MHz和433 MHz SAW傳感器的等效電路模型和正弦穩(wěn)態(tài)響應。利用微波信號源、示波器、射頻開關等儀器搭建了SAW傳感器時域信號的測試系統(tǒng)，測試并分析了433 MHz SAW傳感器信號的時域和頻域特性，以及不同發(fā)射時間、發(fā)射頻率和發(fā)射功率等條件下傳感器的時域信號特點。根據(jù)傳感器信號的特點，本文研究了SAW傳感器新的測試方法，并利用LABVIEW虛擬儀器、微波信號源和Keithley2182納伏表搭建相關實驗平臺對該測試

3、方法進行了原理性驗證，結(jié)果表明該測試方法能夠準確地測量SAW傳感器的諧振頻率。
　　其次，本文結(jié)合SAW傳感器的新測試方法設計了測試系統(tǒng)的總體方案，并詳細闡述了系統(tǒng)中各個模塊的硬/軟件設計、制作、測試等過程。系統(tǒng)主要包括微控制單元、發(fā)射單元、接收單元、射頻開關和天線。發(fā)射單元采用直接數(shù)字式頻率合成器和倍頻放大模塊，在SAW傳感器諧振頻率附近實現(xiàn)小步進掃頻功能。接收單元利用低噪聲放大器、檢波器和程控直流放大器，實現(xiàn)傳感器信號的放大、

4、檢波等功能。微控制單元采用MSP430單片機，提供系統(tǒng)所需的控制信號，內(nèi)部的ADC模塊采集傳感器的包絡信號，LCD模塊顯示傳感器的諧振頻率等信息。為了方便電腦與MSP430單片機之間實時通信，利用MATLAB軟件GUI設計了測試系統(tǒng)的圖形化界面。
　　最后，利用基于MSP430單片機的無源SAW傳感器測試系統(tǒng)，對433 MHz SAW傳感器進行有線溫度傳感測試和無線距離測試，結(jié)果表明，該系統(tǒng)發(fā)射功率為5 dBm時，可在10 mm距