声表面波器件在无线传感系统中的应用
表面声波原理的应用有哪些
表面声波原理的应用有哪些1. 简介表面声波（Surface Acoustic Wave，SAW）是一种通过固体表面传播的声波。
这种声波在固体和流体相互作用时产生了一系列有趣的应用。
本文将介绍一些表面声波原理的应用领域。
2. 电子设备中的应用2.1 压力传感器表面声波传感器可用于测量压力变化。
在传感器表面的声波发射和接收器之间布置压阻材料，当物体施加压力时，材料的表面形态发生变化，从而改变表面声波的传播特性，进而测得压力变化。
2.2 温度传感器类似于压力传感器的原理，表面声波传感器也可以用于测量温度变化。
通过将导热薄膜放置在表面声波传感器之间，当温度变化时，导热薄膜的热导率发生变化，导致表面声波的传播速度改变，进而可以测得温度的变化。
2.3 振荡器表面声波振荡器是一种基于表面声波原理的振荡电路，可以在微波频率范围内产生高质量的谐振信号。
这种振荡器具有体积小、功耗低、频率稳定性好等特点，在无线通信、雷达系统等电子设备中被广泛应用。
3. 传感器和检测器3.1 气体传感器利用表面声波技术可以制作高灵敏的气体传感器。
例如，将可以吸附气体的材料涂覆在声波传感器表面，当目标气体与涂层相互作用时，涂层的质量或几何形态发生变化，引起声波的传播特性变化，通过测量这种变化可以检测目标气体的存在和浓度。
3.2 生物传感器表面声波技术在生物传感领域也得到了广泛应用。
通过将特定的生物识别分子固定在声波传感器表面，当目标生物分子与识别分子发生作用时，引起声波的传播特性改变，可以实现对生物分子的快速检测和分析。
4. 液体处理和微流控4.1 表面声波混合器使用表面声波技术可以实现高效的液体混合。
通过在微流控芯片上布置声波发射器和接收器，并将声波沿着芯片表面传播，可以使液体产生强烈的旋涡效应，从而促进液体内各种溶质的混合效果。
4.2 表面声波泵表面声波泵是一种无机械移动部件的微型流体泵。
它通过表面声波的传播作用将介质推动到某一方向。
saw滤波器工艺流程
saw滤波器工艺流程声表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）滤波器是一种利用声表面波在晶体材料表面传播特性进行信号处理的器件。
它通过声波在晶片表面传播时的特性来实现对特定频率信号的选择性传输和滤波，被广泛应用于无线通信、雷达系统、电子对抗等领域。
1. SAW滤波器的原理SAW滤波器的工作原理基于声表面波在压电材料表面传播的物理特性。
压电晶体上施加交变电场时，会在晶体表面激发出声波，这种声波沿着表面传播并被传感器捕捉。
通过选择合适的晶片结构和制备工艺，可以实现对特定频率的信号进行滤波和传输。
2. 制备工艺流程步骤一：晶片制备首先，选择适合的压电材料并在其表面制备金属电极。
常用的压电材料包括石英、锆酸铅等。
金属电极的制备通常采用光刻和蒸镀工艺，确保电极的精确性和连接性。
步骤二：声波激发在晶片制备完成后，通过专用的激发装置在晶片表面激发出声波。
这一步需要精密的定位和调节，确保声波的准确传播和捕捉。
步骤三：滤波器设计根据需要滤波的信号频率，设计合适的声表面波结构和传输路径。
优化滤波器的频率响应和衰减特性，以满足不同应用场景的需求。
步骤四：制备封装最后，将制备好的晶片封装在合适的外壳中，保护其免受外界干扰和损坏。
封装工艺需要考虑热膨胀系数匹配、耐高温性能等因素，确保滤波器的稳定性和可靠性。
3. SAW滤波器的特点SAW滤波器作为一种基于声表面波传播原理的器件，具有以下特点：•高选择性：能够实现对特定频率的信号进行有效滤波和传输。
•小尺寸：由于采用声表面波传播，使得器件可以设计成小尺寸、轻量化。
•低损耗：声表面波在晶片表面传播，减少了能量损失，具有较低的传输损耗。
•高稳定性：制备工艺精密，信号传输稳定可靠，适用于各种恶劣环境下的应用。
4. 应用领域SAW滤波器在通信系统、雷达系统、无线传感网络等领域有着广泛的应用。
例如，在无线通信系统中，SAW滤波器可用于选择性地过滤和放大信号，提高系统的抗干扰能力和性能稳定性。
声表面波原理
声表面波原理声表面波（Surface Acoustic Wave, SAW）是一种在固体表面传播的机械波，具有许多独特的特性和应用。
声表面波可以在固体表面上沿着微细晶体结构传播，其传播速度和频率范围可通过晶体材料的选择和加工工艺进行调控。
声表面波技术已经在无线通信、传感器、滤波器、延迟线、微波器件等领域得到广泛应用。
声表面波的原理主要基于固体材料的弹性性质和表面结构的特殊性。
当外部施加声激励信号时，固体表面上的晶格结构会发生微小的变形，这种变形会形成一种沿着表面传播的机械波，即声表面波。
声表面波的传播速度取决于材料的弹性模量和密度，而频率范围则取决于晶格结构和加工工艺。
声表面波的特性使其在无线通信领域得到了广泛的应用。
利用声表面波器件可以实现无源无线传感器网络中的无源传感器节点与中心控制器之间的无线通信，同时也可以实现射频信号的滤波和延迟线功能。
声表面波滤波器具有高品质因数和良好的频率选择性，可以用于无线通信系统中的信号调制和解调，以及频谱分析等应用。
另外，声表面波传感器也是声表面波技术的重要应用之一。
声表面波传感器利用声表面波在固体表面上的传播特性，可以实现对压力、温度、湿度、气体浓度等物理量的高灵敏度、高精度检测。
声表面波传感器具有体积小、功耗低、响应速度快等优点，已经在环境监测、医疗诊断、工业控制等领域得到了广泛应用。
此外，声表面波技术还可以用于微波器件中的延迟线和滤波器。
声表面波延迟线可以实现微波信号的相移和延迟，用于无线通信系统中的信号处理和频率合成。
声表面波滤波器则可以实现对微波信号的频率选择性和抑制非期望频率成分，用于无线通信系统中的信号调制和解调。
总的来说，声表面波技术具有许多独特的特性和应用，已经成为无线通信、传感器、滤波器、延迟线、微波器件等领域中的重要技术手段。
随着固体材料和加工工艺的不断进步，声表面波技术将会在更多领域得到广泛应用，并为人类社会的发展带来更多的便利和可能。
2024年声表面波(SAW)器件市场发展现状
声表面波（SAW）器件市场发展现状引言声表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）器件是一种基于声学效应的无源微电子器件，已经在通信、传感、无线电频率控制等领域得到了广泛应用。
本文将介绍声表面波器件的基本原理、市场发展现状以及未来发展趋势。
声表面波（SAW）器件的基本原理声表面波（SAW）器件利用在压电晶体表面传播的声表面波来实现信号的传输和处理。
其基本原理是当电压施加在压电晶体上时，产生的电场会导致晶体中的声表面波的激发。
这种表面波沿着晶体表面传播，携带着信号的能量。
通过在晶体表面上刻蚀电极，可以实现对声表面波的操控，从而实现信号的滤波、放大和调制等功能。
声表面波（SAW）器件市场发展现状市场规模和增长趋势声表面波（SAW）器件市场在过去几年取得了快速的增长。
随着通信和无线电频率控制技术的不断发展，对于高性能和高可靠性的无源器件的需求也越来越大。
声表面波器件由于其低功耗、小尺寸和成本效益等优势，成为了满足这些需求的理想选择。
根据市场研究公司的数据，声表面波（SAW）器件市场在过去五年内以年均15%的复合增长率增长，市场规模已超过10亿美元。
预计未来几年，随着物联网、5G通信和汽车电子等领域的快速发展，声表面波器件市场将继续保持稳定的增长。
应用领域分析声表面波（SAW）器件在通信领域是最常见的应用之一。
在无线通信系统中，声表面波滤波器广泛用于解调、调制和信号处理等关键功能。
此外，声表面波器件还可以用于雷达、航空航天和军事等领域，用于频率合成、频谱分析和目标识别等应用。
另一个重要的应用领域是传感器。
声表面波传感器由于其高灵敏度和快速响应时间，在气体、液体和生物等领域具有广泛的应用前景。
例如，在环境监测、医疗诊断和食品安全等领域，声表面波传感器可用于检测气体成分、生物分子和有害物质等。
市场竞争分析声表面波（SAW）器件市场具有一定的竞争度。
目前，市场上主要的厂商包括Murata、TDK、Skyworks和Qorvo等。
声表面波传感器的原理及应用综述
声表面波传感器的原理及应用综述发表时间：2018-07-05T16:46:14.443Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：宋尔冬李玉玲王辉苗鑫[导读] 摘要：声表面波传感器能将信号集中于基片表面、工作频率高，具有极高的信息敏感精度，能迅速地将检测到的信息转换为电信号输出，具有实时信息检测的特性；另外，声表面波传感器还具有微型化、集成化、无源、低成本、低功耗、直接频率信号输出等优点。
(中国电子科技集团公司第四十九研究所黑龙江省哈尔滨市 150001) 摘要：声表面波传感器能将信号集中于基片表面、工作频率高，具有极高的信息敏感精度，能迅速地将检测到的信息转换为电信号输出，具有实时信息检测的特性；另外，声表面波传感器还具有微型化、集成化、无源、低成本、低功耗、直接频率信号输出等优点。
国内目前已经形成了包括声表面波压力传感器、声表面波温度传感器、声表面波生物基因传感器、声表面波化学气相传感器以及智能传感器等多种类型。
关键词：声表面波；传感器；工作原理；应用1声表面波传感器的工作原理1.1声表面波声表面波是一种在固体浅表面进行传播的弹性波，具有多种模式，瑞利波是目前应用最广泛的一种声表面波。
不同类型的声表面波具有不同的特性，利用其制成的传感器可适用于不同场合探测。
1.2声表面波传感器的结构类型声表面波传感器的两种基本构型为延迟线型﹙delayline﹚和谐振型﹙resonator﹚。
延迟线型和谐振型声表面波传感器在结构上均由压电基片、叉指换能器和发射栅共同构成。
延迟线型声表面波传感器通过天线接收正弦激励信号，传递至叉指换能器﹙interdigital transducer，IDT﹚，正弦信号在压电基片激励出声表面波，实现声波和电信号的转换。
声表面波在压电基片上传播经过一段时间延迟到达反射栅，反射栅将部分声波反射回来，反射的声波又通过IDT转换为正弦激励信号，从而实现电声转换。
谐振型声表面波传感器将IDT置于2个全反射的反射栅间。
声表面波无源无线测温原理(一)
声表面波无源无线测温原理(一)声表面波无源无线测温原理什么是声表面波•声表面波是一种沿固体表面传播的声波。
•它是通过材料表面的弹性波来传递能量和信息。
无源无线测温技术•无源无线测温技术是一种无需电池或外部电源的温度测量方法。
•它利用材料自身的特性来实现温度测量。
声表面波无源无线测温原理1.声表面波传感器：–利用压电材料的特性将温度转化为电压信号。
–压电材料受温度变化影响，产生电荷分布改变。
–这种变化可通过表面电场和声表面波的相互作用被测量。
2.无线信号传输：–无线传感器通过接收器接收声表面波的信号。
–接收器将信号转化为电压，并通过解调器转化为数字信号。
3.温度计算：–数字信号被传输到计算机或其他设备进行温度计算。
–通过预先建立的温度-电压关系曲线，可以准确地计算出温度数值。
声表面波无源无线测温的优势•免电池：无需外部电源，节省维护成本和能源消耗。
•无线传输：信号无需物理线缆传输，减少安装和维护难度。
•高精度：利用压电材料的高灵敏度和稳定性，可以实现高精度的温度测量。
•高可靠性：无源无线传输和压电材料的稳定性，提高了系统的可靠性和持久性。
应用领域•工业：在高温环境下进行温度监测和控制，例如冶金、玻璃制造和钢铁工业。
•医疗：监测生物样品温度，如血液和药物储存温度。
•家电：测量电子设备的温度，实现故障诊断和温度控制。
•环境：用于土壤温度监测、气象数据采集等领域。
结论声表面波无源无线测温技术凭借其高精度、高可靠性和便捷的特点，在多个领域得到了广泛应用。
通过利用材料自身的特性和无线传输技术，该技术为温度测量提供了一种新的解决方案。
2024年声表面波(SAW)器件市场分析现状
声表面波(SAW)器件市场分析现状引言声表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）是一种利用固体物质表面传播的声波来进行信号传输和处理的技术。
SAW器件具有高频率、高灵敏度、低功耗等优点，在无线通信、传感器和滤波器等领域得到广泛应用。
本文将对SAW器件市场的现状进行分析。
市场规模据市场研究公司的数据显示，SAW器件市场规模呈现稳定增长的趋势。
预计到2025年，全球市场规模将达到10亿美元以上。
主要驱动市场增长的因素包括无线通信技术的迅速发展、物联网产业的兴起以及对高性能传感器和滤波器的需求增加等。
应用领域1. 无线通信SAW器件在无线通信领域有广泛应用。
它可以用于收发信机中的滤波器，用于滤除杂散信号，提高通信质量。
此外，SAW器件还可以用于振荡器和频率合成器，用于产生稳定的频率信号。
2. 传感器随着物联网的兴起，对传感器的需求越来越大。
SAW器件具有高灵敏度和快速响应的特点，可以用于制作各种传感器，如气体传感器、压力传感器、湿度传感器等。
这些传感器在环境监测、工业控制、健康医疗等领域有着广泛的应用。
3. 滤波器SAW器件还可以用于制作各种滤波器，如带通滤波器、带阻滤波器等。
这些滤波器可以用于无线通信系统中，滤除杂散信号，提高信号质量。
此外，SAW滤波器还可以用于音频设备、雷达系统等领域。
市场竞争状况目前，SAW器件市场存在着激烈的竞争。
主要竞争者包括国际上的公司和国内的企业。
国际上的公司如Murata、TDK、Skyworks等，在SAW器件领域有着较强的技术实力和市场份额。
国内的企业如华星创业、信维通信等在技术研发和市场拓展方面也取得了一定的成绩。
市场发展趋势1. 高频段应用增加随着5G技术的发展，对高频段器件的需求不断增加。
SAW器件作为一种高频器件，在5G通信系统中有着广阔的应用前景。
预计未来几年，SAW器件在高频段应用上的市场份额将不断提升。
2. 小型化、集成化随着电子设备的小型化和集成化趋势，对SAW器件的尺寸和性能要求也在不断提高。
声表面波模态
声表面波模态声表面波模态（Surface Acoustic Wave Modes），是一种在固体表面传播的超声波波动模式。
声表面波模态在电子学、传感器技术以及声子学领域有着广泛的应用。
本文将介绍声表面波模态的基本原理、传播特性以及应用领域。
基本原理声表面波模态是一种通过固体表面传播的声波波动模式。
在固体表面的晶格中，存在着由弹性波引起的能量传递。
通过在晶体表面激发声表面波，可以实现声能量在固体表面的迁移。
声表面波模态受到声波频率和波长、晶体材料以及表面特征等因素的影响。
声表面波模态的激发通常通过一对电极来实现，这对电极称为相互耦合电极。
当施加电压到相互耦合电极上时，会在晶体表面产生电场，从而激发声表面波。
声表面波模态的传播速度主要由晶体的弹性常数和密度决定，可以通过测量声表面波的传播时间来计算。
传播特性声表面波模态具有许多独特的传播特性，使其在实际应用中得到广泛应用。
1. 高速传播声表面波模态具有高速传播的特点，其速度通常在几千到几万米每秒之间。
这种高速传播有助于实现快速的信号传输和处理，提高设备的响应速度。
2. 表面传播声表面波模态只在固体表面传播，不会进一步深入到材料内部。
这种特性使其在微电子器件、传感器以及生物医学领域等应用中具有重要意义。
同时，声表面波模态不会干扰材料表面上的其他元件和结构。
3. 高灵敏度声表面波模态具有高灵敏度的特点，可以实现对微小物理量和化学量的检测。
通过对声表面波传播特性的测量，可以实现对固体表面的压力、温度、湿度等参数的高精度检测和测量。
4. 声表面波滤波器声表面波模态还可以用于实现滤波器的功能。
利用固体表面的声表面波模态的频率选择性，可以实现对特定频率信号的滤波和调制。
应用领域声表面波模态有着广泛的应用领域，以下是几个常见的应用案例：1. 传感器技术声表面波模态在传感器技术领域有着广泛应用。
利用声表面波模态的高灵敏度和表面传播特性，可以实现对压力、温度、湿度、化学物质等多种物理和化学量的高精度检测。
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文章编号 1004 924X(2001)06 0576 04声表面波器件在无线传感系统中的应用韩 韬,施文康(上海交通大学电子信息学院,上海 200030)摘要:有许多应用场合,无法实现传感器信息的有线传输;在某些特殊场合,迫切需要降低安装传感器的配线总量,降低成本。
无线传感系统是传感器的一个研究热点,与基于调制解调的无线传感器相比,基于声表面波的无线传感器在许多特殊场合日益显示出其必要性和重要性。
简要介绍了目前国际上的各种无线无源式声表面波传感器的国内外发展现状,具体讨论了无线谐振型声表面波传感器的原理以及在传感器设计、制作过程中提高传感器灵敏度的一些措施,以及声表面波器件用于目标辨识以及常规变阻抗型传感器信息无线传输中的原理和应用。
关 键 词:无线无源;谐振;声表面波传感器;信息传输中图分类号:T P212.9 文献标识码:A1 引 言传感器作为人类五官的延伸,在信息社会的今天,正日益发挥着举足轻重的作用。
在许多应用场合,在传感器与测试系统之间建立固定的电缆连接是不可能的,例如:测量封闭中空空间、旋转或移动部件等场合;在某些特殊场合,迫切需要降低安装传感器的配线总量,从而降低成本。
尤其是随着无线通讯元件成本下降,很多用户开始寻求无线的解决方案。
无线技术与市场需求的相互关系成为无线传感器发展的动力,因此,无线传感系统近来是传感器的一个研究热点。
按照电源供给方式的不同,无线传感器可分为三类。
点对点的有源式无线传感器是仪器仪表界最常见的,一般需要由电池为无线传感器供电。
支持无线连接的结构是集成在ASIC 中的调制解调器。
目前已开始研究码分多址数据调制方式以替代传统的窄带调频方式。
这种无线传感器的灵敏度、精度等参数与无线链接特性无关,传输中的误差可通过数据调制过程中的校正码加以解决。
在规定的有效辐射功率内,该类型的无线传感器传输距离最远。
半无源式无线传感器与有源式的不同主要在于电源供给的方式。
当电磁波的激励与在传感器内的LC 谐振电路产生共振时,使电容内产生电荷,在该电容的另一端通过单向导通的电子泵,将电容内的电荷送到另一个电容内储存,当所积累的电荷达到一定数值时,作为电源为其它电路提供工作电压。
目前,公交公司的IC 卡大多采用这种方法。
第三类为无源的传感器,即工作时不需要任何电源。
由于声表面波(SAW)器件的压电及可工作在射频频段的特性使得SAW 传感器非常适用于无线测量且实现传感器敏感端的无源化。
这一点在肮脏潮湿、核辐射、有爆炸危险等恶劣环境中的非接触式或移动或旋转部件参数测量中具有很大的优势。
声表面波传感器的特点有灵敏度高、线性度好、抗干扰能力强等特点,且符合未来传感器微型化、低功耗、低成本、高精度、长寿命等技术要求。
最近,巧妙利用反射极外接负载的阻抗变化可导致反射极反射率改变的原理,可以实现将传统式阻抗变化为传感机理的传感量的无线传输[2]。
收稿日期:2001 08 20;修订日期:2001 09 02第9卷 第6期2001年12月光学 精密工程OPT ICS AND PRECISION ENGINEERINGV ol.9,No .6Dec.,20012 无线SAW传感器Fig.1 Principle of the wireless SA W resonant senso r system.无线传感器系统由无线激励/接收装置和若干SAW 器件组成,SAW 器件可分为延迟线型和谐振型。
图1所示为谐振型无线SAW 传感器的测量原理。
SAW 器件的叉指换能器(IDT )接上天线以实现无线激励。
由于声表面波的速度比电磁波低5个数量级,射频的无线激励信号可以被存储在声表面波谐振器中,完成正、反向链路过程在时间域上的分离。
当发射/接收转换开关切换至接收时,谐振腔内的SAW 自由振荡,该振荡频率由声表面波谐振器本身及其相关的敏感量决定,其幅值呈指数衰减。
通过测量信号的频率的变化获得被测量。
谐振器中心频率f 0和衰减时间常数 的阻尼振荡的关系为:=Q Lf 0(1)为实现无线、无源的谐振式传感器,谐振器外部不使用运算放大器形成正反馈从而产生振荡,因此要求制作的谐振型SAW 传感器具有很高的加载Q L 值。
因此,在设计时应优化叉指换能器和反射栅的参数,以获得低插损和高QL 值,从而提高传感器的稳定性、灵敏度等。
限制加载Q L 的主要因素有:压电基片的Q 值有限,器件中心频率超过200MHz 时,声能按频率的平方耗散;与归一化孔径长度的平方成正比的衍射;转化成体波、叉指电极的电阻等损耗以及外部电路的Q 值。
由于谐振器的相位与加载Q L 密切相关,因此提高Q L 值,也能获得低相位噪声的谐振器,减小传感器的测量误差。
此外,由于SAW 质量加载非常敏感,肮脏、潮湿等因素可使传感器完全失效,因此,既要保证传感器封装时基片表面与外界完全隔离,又要保证在传感器安装时能使被测量高效加载到基片上。
国际上对这方面的研究始于90年代初,至今实现了压力、温度、应力、应变、力矩、加速度、振动等物理量的测量,且具有较高的测量精度。
在德国,已研制成功全石英封装的SAW 压力传感器,用于智能化汽车的轮胎压力测量。
3 SAW 器件用于传感器信息无线传输根据上述谐振式声表面波传感器的工作原理,被测量的效应是直接作用在基片上的,因此,其难免存在温度等因素造成的交叉敏感问题。
在传感器设计过程中,要充分根据被测量的特点,进行专门的声表面波器件设计。
Fig.2 SAW dev ice w ith ex ternal variable impedanceload.如图2所示的反射栅R 3上外接一阻抗为Z load 的电路,使用SAW 器件的P 矩阵模型分析器件的反射,其声端的反射系数S 11是外接阻抗Z load 和匹配电路Z match 的函数:S 11(Z load )=P 11+2P 213P 33+1Z l oad +Zmatch(2)其中,P 11是由叉指换能器压电短路和质量加载引起的电极反射,(2)式右边的第二项是由电学再生引起的反射。
P 33是叉指换能器的电学输入导纳,P 13是换能器电学端对3用一个恒压源驱动时,在前向端对1上产生的声波振幅,它等于前向端对上脉冲响应的傅氏变换。
反射系数S 11随外接负载Z load 的变化曲线如图3所示的极坐标曲线中。
从图中可以看出:作为反射栅的叉指换能器的反射系数随着外接负载5776期 韩 韬,等:声表面波器件在无线传感系统中的应用的不同而变化。
当叉指换能器被完全短路时,反射系数取决于P 11;随着外接电感的增大,反射系数可增大至1,然后逐步变小;在反射栅外接适当数值电容负载时,可使反射完全消失。
根据上述原理,图2所示的四条或更多的反射栅人为地被设置为开路或短路,那么在反射幅度上会有20dB 的差距。
若认为低反射幅度的为 0 ,而高反射幅度的为 1 ,则可以实现开关量的无线传输,或者是幅度调制式的目标辨识系统。
目标辨识是是无源SAW 器件在工业中最典型的应用。
文献表明[1]在2.45GHz 的工作频率下,最多可在反射极区域布置32条电极,则回波信号可得到232种状态,可分别表示不同编号的车辆、集装箱、工件、人或动物以供辨识。
由德国Siemens 公司开发的挪威奥斯陆汽车过桥收费系统以及德国慕尼黑火车进站定位系统,利用贴在汽车或火车特定部位的SAW 辨识标签,可实现汽车的不停车收费和控制进站列车停靠位置达厘米级的精度。
Fig.3 Relationship between the r eflection coefficientand the ex ternal load.如果连续测量反射系数与变化的外接负载的这种关系,就可以将其应用到常规的变电容、或变电感传感器的信息传输上,即把常规的变电容、或变电感传感机理的传感器的输出通过匹配电路接在SAW 器件的反射栅上,可以不必对传感器的信号进行任何处理,就可以通过无线测量反射栅的反射系数而获得传感器的信息。
这对传感器阵列的无线数据传输提供了一种新思路。
根据上述原理,若直接测量反射信号幅值变化,需要在接收机中增加对数放大器以提高系统动态范围。
此外,利用不外接传感器的R 1反射栅作为参考,外接传感器的反射栅幅值除以R 1的幅值以消除传感器与接收机之间的运动对各次测量造成的影响。
引线造成的影响可归结到匹配电路中。
通过对标准电容、电感器件的测量对器件标定后,对无线系统进行了精度测试。
测试结果如表1所示:Table 1 Measured results of the wireless system Standard capacitance,Inductance valuesReal measur edvalues Relative erro rs 4.7pF4.4pF -6.4%10pF 10.4pF 4%20nH 21.4nH 7%40nH41.7nH4.25%从测试数据可以看出,相对误差不超过10%,在很多工业场合下可以使用。
国际上,已成功地应用于无线水分和磁场的测量。
4 结 论由于声表面波器件独特的无源和可无线化的特性,利用该器件制作的无线SAW 传感器以及常规变阻抗传感器的无线信息传输系统与基于调制解调的无线传感器的相比,在许多特殊场合日益显示出其必要性和重要性,在目标辨识、智能化汽车以及工业中将具有广阔的应用前景。
同时,开发新型物理、化学、生物量的SAW 传感器,进一步提高无线SAW 传感器性能是下一步研究的方向。
参考文献:[1] Reindl L ,Scholl G,Ostertag T.T heory and application of passive SAW r adio transponders as sensors[J].I EEE T r ans.on U F FC,1998,45(4):1281-1291.[2] Steindl R,Po hl A,Reindl L ,et al.SAW delay lines for w irelessly r equestable conventional sensors[J].Proc.of the IEEEU ltrason.Symp,1998,1:351-354.578 光学 精密工程 9卷Application of Surface Acoustic Wave Devices inWireless Measurement SystemHAN T ao,SHI Wen kang(School of Electronics and I nf or mation,ShanghaiJ iaotong University,Shanghai200030,China)Abstract:In some applications,it is difficult to im plement a fixed connection betw een sensors and signal processing units,or it is necessary to resort to w ireless information transmission because of bulky cable. Wireless sensor is one of the focuses in recent sensor pared w ith modulation based radio sen sors,the passive and telemetric surface acoustic w ave(SAW)sensors are absolutely necessary in some spe cial environment applications.In this paper,state of the art of SAW sensors is review ed,and the principle of w ireless SAW resonator sensor is presented.In addition,some detailed measures to improve the sensitivi ty of the sensor in SAW-device desig n and fabrication are discussed.The application in object identifica tion and w ireless information transmission for classical impedance sensor is also presented.Key words:passive and w ireless;resonance;surface-acoustic-wave sensors;information transm ission作者简介:韩韬(1973-),男,山东泰安人。