基于LC諧振的無線無源溫度傳感器研究.pdf

1、溫度傳感器廣泛應用于如工業(yè)制造、航空航天、生物工程領域。然而傳統(tǒng)的有線溫度傳感器卻難以在旋轉(zhuǎn)部件、高溫惡劣環(huán)境等場合應用,無線無源溫度傳感器由于不需要物理連線,也不需要對傳感器供電,這使得在這些特殊領域的溫度測量成為可能,因此開展無線無源溫度傳感器的研究具有重要的意義。
　　本文首先基于電感和電容諧振電路理論以及電感耦合的無線測試方式,通過建立等效電路,推出了無線測試端口的阻抗,給出了端口阻抗和頻率的變化關(guān)系。采用厚度為0.2mm

2、,具有高介電常數(shù)的陶瓷基板,基于雙層螺旋電感和平板電容結(jié)構(gòu)設計了兩種尺寸的LC諧振傳感器,傳感器1的基片直徑為25mm,傳感器的螺旋電感線寬和間距寬均為0.4mm,計算得出其諧振頻率約為1.18MHz。傳感器2的基片直徑為13mm,螺旋電感的線寬為0.2mm,間距為0.4mm,計算得出其諧振頻率約為5.49MHz。
　　其次,使用光刻、金屬薄膜蒸鍍,電鍍加厚等工藝在陶瓷基片兩面制作了螺旋電感和平板電容電路,完成了傳感器的制備。使用

3、阻抗分析儀及矢量網(wǎng)絡分析儀無線測試了器件的阻抗特性以及在不同溫度下阻抗溫度的變化特性。測試結(jié)果表明,室溫下,傳感器1和傳感器2的諧振頻率分別為1.05MHz和5.02MHz。隨著溫度從常溫升高到130℃,兩個傳感器的諧振頻率隨著溫度的升高而降低,呈線性變化,線性擬合結(jié)果表明傳感器1的諧振頻率隨溫度的變化率約為1.7kHz/℃,傳感器2的諧振頻率隨溫度的變化率約為9.44kHz/℃。
　　基于對測試線圈兩端電壓變化的測試,本文設計并

4、制作了基于 MSP430F149單片機的傳感器電路測試系統(tǒng)。系統(tǒng)通過單片機對 AD9850信號發(fā)生模塊的控制來產(chǎn)生信號,最高頻率可達20MHz,掃頻間隔可調(diào),測試線圈端口的電壓幅值通過一個二極管電阻電容整流電路得到,通過單片機自帶的12位AD采樣轉(zhuǎn)換模塊對該電壓幅值采樣,實驗測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以實現(xiàn)在頻率范圍內(nèi)對線圈兩端的電壓進行采集,并通過比較得出傳感器的諧振頻率點。該電路測試得到的傳感器諧振頻率與使用阻抗分析儀測試得到的諧振頻率