声表面波谐振器型无源无线温度传感器

变压器油温油位一体化无源无线监测系统

变压器油温油位一体化无源无线监测系统摘要：因为缺乏变压器油温与油位科学检测方法，进而相关专家学者经过研究，提出基于声表面波（Surface Acoustic Wave，简称SAW）无源无线传感技术的变压器油温油位一体化监测方法。

该系统借助SAW传感技术，结合其无源无线特征分析，为传感器安全后设备维护工作的顺利进行及电气安全性提供了保障。

要想获取精准的传感器温度监测结果，应做好差动结构传感器设计工作，通过有限元方法促进传感器温度敏感特性的优化。

此外，以磁控开关切换天线连接，控制成本的同时，实时监测变压器油位状态，优化设计的目的是确保变压器油温油位一体化无源无线监测系统完整性，本文将尝试分析设计思路且进行试验验证，以期为专业人员研究提供参考。

关键词：变压器；油温油位一体化；无源无线；监控系统配电网以变压器为核心设备，变压器运行的好坏对配电网运行安全性息息相关，其中利害关系可见一斑。

电网在我国各地广泛分布，主要为辐射型网络，经过实践调查与资料分析了解到，由于变压器间距离较近，密集安装，进而易引发安全事故，一旦停电波及范围大。

基于此，笔者认为应严格落实国家或地方发布的相关文件，遵循安全原则开展各项工作，尤其是部分农村地区变电器设备尚未更新，更要做好油温油位检测工作，促进电网智能化建设。

现在广泛使用的油浮式机械油位指示器，难以动态监测尚变压器油位和油温，仅依靠人工检测不仅费时、费力，还时常出现漏检问题。

变压器油温油位一体化无源无线监测系统设计能够有效解决上述问题，实现自动检测和报警。

1.SAW传感器系统特征SAW传感器具有无源、无限特征，其无源特性使得有源传感器的诸多弊端得以消除，无线特性为设备的电气安全性提供了保障。

现阶段，在电缆接头、高压开关柜等诸多电力设备测温系统中，SAW传感器得到广泛应用，且受到人们的青睐。

在变压器中SAW传感器技术的应用，实现了差动结构传感器设计，通过有限元或边界元方法，促使传感器温度采集特性优化，确保了传感器温度监测结果准确性。

声表面波谐振器的时域响应特性研究

收稿日期:2002-08-27基金项目:国家自然科学基金资助项目(69974044);教育部留学回国人员科研基金资助项目作者简介:李平(1963-),男,硕士,副教授,研究方向:阵列传感器、压电传感器和信号处理技术。

文章编号:1004-2474(2003)02-0087-04声表面波谐振器的时域响应特性研究李　平,文玉梅,王军峰,黄尚廉(重庆大学光电工程学院,重庆400044) 摘　要:由于电磁波的速度比声表面波的速度快得多,叉指换能器在进行电声转换的同时,也降低了信号能量流的速度,在一定时间内蓄积了电磁能量,所以当电磁激励结束后的一定时间内,声表面波器件仍然有瞬态输出,这是声表器件实现无源无线传感的物理基础。

该文通过推导声表面波谐振器各部分的冲激响应函数,得到谐振器的冲激响应,据此分析研究声表面波谐振器在各种激励下的响应波形和特征。

分析表明声表面波谐振器的瞬态响应完全反映了器件的性能参数。

关键词:声表面波;声表面波器件;声表面波谐振器;时域分析中图分类号:T N 65 文献标识码:ACharacterization of the Time -domain Responses of SAW ResonatorsLI Ping ,WEN Yu -mei ,WANG Jun -f eng ,HUANG Shan -lian(Optoelectronic Engineering College,Chongqing U niversity,Chongqing 400044,China) Abstract :A s the v elocity of the electro -magnetic w aves is much hig her than that of the mechanical sur faceacoustic wav es.the interdigital tr ansducer s in a SA W r esonator actually slo w dow n and stor e t he electro -magneticener gy for a w hile as w ell as t hey convert it int o mechanical ener gy .T his means that ev en an ex citation to a device ends ther e still ex ists a tr ansient pr ocess of the output.It is the physical basis for passiv e sensing applications of SAW dev ices .Impulse response functions of elements in a SA W r esonator ar e derived to o btain the gener al impulse response of a reso nato r fo r analy zing its t ime-domain r esponses to var ious ex citatio ns.T he time-do main analy sis based on theimpulse r esponse of an SA W resonat or demonstr ates t he steady -state and the transient responses.I t r ev eals that thetransient r espo nse is closely r elated to the device specifications .Key words :sur face acoustic w av e;SA W device;SA W r esonator ;time-domain analy sis 1　引言通常声表面波(SAW )谐振器用作窄带滤波器或者信号源中的频率控制器件,其有用输出是谐振器跟随输入信号的稳态响应。

(完整word版)声表面波滤波器在通信电路中应用

声表面波滤波器在通信电路中的应用摘要随着半导体工艺的迅速发展,光刻精度进一步提高，使得声表面波滤波器超小型化成为现实，而通信技术的快速发展，对声表面波滤波器提出的性能要求也越来越高。

声表面滤波器简称SAWF 或SAW，是利用压电陶瓷、铌酸锂、石英等压电晶体振荡器材料的压电效应和声表面波传播的物理特性制成的一种换能式无源带通滤波器，它用于电视机和录像机的中频输入电路中作选频元件,取代了中频放大器的输入吸收回路和多级调谐回路。

它是在一块具有压电效应的材料基片上蒸发一层金属膜，然后经光刻，在两端各形成一对叉指形电极组成.当在发射换能器上加上信号电压后，就在输入叉指电极间形成一个电场使压电材料发生机械振动（即超声波)以超声波的形式向左右两边传播，向边缘一侧的能量由吸声材料所吸收。

在接收端，由接收换能器将机械振动再转化为电信号，并由叉指形电极输出。

声表面波器件因其体积小、抗辐射能力强、高速、低功耗和高可靠性等优点,在通信、雷达和电子对抗中得到了广泛的应用，尤其是它独有的高频特性，越来越受到重视。

在追求高效率、低插入损耗、高温度稳定的同时，中心频率和通带宽度的可调节性也成为研究热点之一。

关键词：声表面波，滤波器,无线通信目录1绪论 (1)2 SAW滤波器基本理论 (1)2.1SAW滤波器的简介 (1)2。

2SAW滤波器的结构及原理 (1)2.3SAW波滤波器的特点 (3)2。

4SAW滤波器的应用 (3)3 无线通信中用SAW滤波器 (4)3.1等效电路分析 (5)3.2滤波器的设计 (6)总结 (8)致谢 (9)参考文献 (10)1绪论随着无线移动通信技术的发展,人们对移动电话的需求直线上升.为规范移动通信市场，国际上建立了几种公用通信系统标准，如美国移动通信系统(AMPS）、扩展总路线通信系统（ETACS）、全球移动系统（GSM)等.以上各通信系统所使用的频率范围均不相同，但为扩大通信容量,与传统的通信系统相比,它们的射频频率都较高，使用带宽较宽，且发射端和接收端的间隔较窄。

基于极化和复用的SAW传感器阵列

ｔｏｈ￣ｅｅｃｄｉｉｉｎ，ｔｍｅｉｓｏｎ，ｓａｅｎｇｅｈｒｕｇｑｕｎｙｖｓｏｉｄｖｉｉｐｃａｌｄｉｅｓｔａｄｐｏａｉａｉｎ，ｓｕｄｓｎｈｍｅｈｏｆｒｖｒｉｙｎｌｒｚｔｏｔｙｏｔｅｔｄｏ
ｉｌｍｅｔｇｌｒｅｓａｅＳｍｐｅｎｉｇ —ｃｌＡＷｅｓｒａｒｙＴｒｕｈｔｅａｔａｔｓ，ｈｅｕｔｈｗｔａｈｒａｉｎｒａｅｎａｓｎｏｒａ．ｈｏｇｈｃｕｌｅｔｔｅｒｓｌｓｏｈｔｔｅａｒｙｓｅｉｃｅｓｓｓｚｒｐｄｙｗｉｌｈｎｒａｅｉｈｏｔｏｅｎｍｂｒｏａｓｔｎｎｅｎｓｔｅｓｎｏｌｍｅｔｎｔｅａｒｙｃｎａｉｌｔａｓｉｔｃｅｓｎｔｅｃｓｆｔｕｅｆｒｎｍｉｉｇａｔｎａ，ｈｅｓｒｅｎｈｒａａｈｇｉｈｔｔｅｉｂｆｃｉｅｙｉｅｔｅ．ｘｅｉｎａｅｕｔｅｎｔａｅｔｅｆａｉｉｔｆｔｅｄｓｇｔｏ．ｅｅｆｔｌｄｎｉｄＥｐｒｅｖｉｆｍｅｔｌｒｓｌｄｍｏｓｒｔｈｅｓｂｌｙｏｅｉｎｍｅｈｄｓｉｈ
７８
传感器与微系统（ｒｎｄｃｒａｄＭｉｏｙｔｅｈｏｏｉ）ＴａｓｕｅｎｃｓｓｍＴｃｎｌｇｓｒｅｅ
２１０２年第３１卷第３期
基于极化和复用的ＳＡＷ传感器阵列

SAW技术解析

4.5 声表面波传感器
声表面波传感器是利用声表面波器件为转换元件，将感受到的被测量参数转换成可用于输出信号的传感器。例如，当外界因数（如压力、温度、加速度、气体、化学和生物环境变化等）对声表面波传播特性产生影响时，在声表面波器件的各项参数上就可以反映出来，因此可以利用这种现象制备各种压力、温度、加速度、流量、化学、生物传感器，用于测量和监控各种化学和物理参数。
SAW振荡器的优点：
SAW振荡器能够弥补LC振荡器、晶体振荡器各方面之不足，它具有优良的频率温度性、高纯净频谱和低相位噪声，可靠性高，体积小，质量轻，电磁兼容性好，工作温度范围宽等特点。
由于其独特的优越性，声表面波振荡器在现代电子系统和军事装备应用中已成为一种重要的微波频率源。目前应用于SAW传感器的振荡器大致有两种，一种是延迟线型振荡器另外一种是谐振器型振荡器。延迟线型振荡器由于本身能够提供足够长的延时,设计相对简单。一般SAW气体传感器所采用的是延迟线型振荡器谐振器型振荡器的频率噪声特性优越于延迟线型的振荡器，它具有高质量因子、低损耗、高频率稳定度的特点，被用于液体传感器
4.3声表面波振荡器
振荡器是用来产生重复电子讯号（通常是正弦波或方
波）的电子元件
传统振荡器的不足：
随着现代电子技术和军事装备的发展，电子设备中信号处理的工作频率不断提高，虽然对LC振荡器、晶体振荡器进行多次的频率变换能得到微波频段的信源，但是： 1、在微波频段的LC型信源存在着严重的温度稳定性问题 2、晶体型振荡器在多次的频率变换导致频谱性能恶化，同时在多次的频率变换中使用大量的元器件，使信源器件体积大、成本高、可靠性变差等 3、晶体振荡器难以实现宽的可控频率变化范围和调制频率偏移。

数字正交检波技术在无线声表面波传感器系统中应用

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
函数，描述振荡振幅变化。当ａｔ变化缓慢时，《）是（）ａｔ起
到快速振荡函数的ＣＳ２＇ｏ＋㈩）包络作用Ｏ［ｏｔｒｆ的
号进行Ａ／Ｄ变换，然后在数字域中用ＤＳＰ方法对信号进行检渡。由于采用数字内插法进行检波，省掉了模拟
ｗｕＪａｕｉｈｉｈｎＴａａｃＳｉＷｅｋｎｈｎａｇ
ＡｓａｔＡｍｔｏｆｄｇａｑａｒｕｅｄｍｄｌｔｒｉｐｅｅｔｎｔｉｐｐｒＴｅｍｔｏｈｗｏｅｅｃｌｎｐｒｍｍｃｙｂｔｃｒｅｄｏｉＩｕｄａｒｅｏｕａｏｒｎｅｉｓａｅｈｅｄｓｏｓｍｒｘｅｅｔｅｆｈｉｌｔｉｔｓ￣ｄｈｈｌｏｎｅｂ
对中心频率为，带宽为Ｂ的带通信号．记其上下截止频率分别为矗＝ｆ＋Ｂ２和＝一Ｂ２ｏ／／，根据采样值不失真地重建信号的充要条件是：采样率需满足
ｓｍｕａｉｎａｄｅＴｒａｔｙｉｏｈ；ｌ —ｂＩｅｅｔｄｓ￣ａＳｉｌｔｎｉｏｒｌｓｆｒｔｅｎ．ｏｏａｓａｗ￣ＢＬｒｆｃｅｉｌｂＡＷｎｏａｅｄｈｔｅｅｉｔｇｑａｒｔｒｅｅｔｒｔｄｔｎｌｄｌ ∞ｆＣｍｐｒｄｖｔｈｘｓｎｕｄａｕｅｄｔｃｏａｉｏａｙｉｒｉｌｒａｉｅｙｈｒｗｒ．ｈａｕｅｃｕａｙｉｐｏｌｄｇｅｔＢｓｄｓｔｅｉｆｅｃｆｅｌｄｂａｄａｅｔｅｍｅｓｒｄａｃｒｃｒｍｏｅｒａｌｅｉｅ．ｈｎｕｎｅｏｚｓｙｌＡＤＣｉａｓｓｌ０ｍｍｌｚｄｔｔｅｄｇｔｌｕｄａｕｅｄｔｃｏ．ｙｅｏｈｉｉａｒｔｒｅｅｔｒａｑ．

《压电与声光》2006年第28卷总索引

维普资讯
第２卷第６８期
２０年１月０６２
压
电
与
声
光
Ｖｏ８ＮＯ６Ｌ２．
ＰＩ（ＥＴＥＩＣＳ＆ＥＺ）ＩＥＣＣＲＩ、＿ＡＣＯＵＳ）ＴＩＴ（ＯＰＣＳ
《电与声光）０６年第２压）０２８卷总索引
题名作者（页）期一
一：蕊波涞：寓豪
声表面波谐振型无源无线温度传感器硬件系统 … … … … … … … … … … … … … 王军峰，李平，志坤，周郑敏，杨进（）１１种基于单片ＳＷＴＬ的Ｍ元接收机性能分析 …………………… …… …… ………… 褚振勇，ＡＤ魏强，易克初，田红心（＿）１５用于最新网络设备的ＳＡＷ高频振荡器 … … … … … … … … … … … … … 范跃农，杨波，鸿豪，良足，胡曾付莉，于盛睿（—）１８低损耗梳状声表面波延迟线的耦合模分析 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 王文，何世堂（—０１１）ＳＷ技术在有机硫化学战剂检测中的研究 … … … … … … … … … … … … … …… … … 刘卫卫，建华，潘勇，启斌（－４Ａ余黄１１）通讯用高基频带通声表面波滤波器的设计 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 许四科，刘刚，益，军（－２）高于２１７于带信号处理中ＦＲ滤波器组的设计 …………………………… ……………………… 张志刚，Ｉ刘颖力，张怀武，石玉（３）２１０种基于ＳｗＴＡＤＬ的次最优Ｍ元扩频接收机 … … … … … … … … … … … … … … … … 褚振勇，魏强，田红心，易克初（－３）２１３ｃＭＯｓ多路加权ｓｗ滤波器高频模拟开关研究 ………… …………………… ……………… 孙颖，Ａ朱大中，饶源（一３）２ｌ７声表面波器件中非同步区域体波散射的抑制 …………… 王为标。晓东，张吴浩东，水永安，章德，ｃｏ．Ｐｅｓｙ３２３ＶｉｒｔＰｌｓｋ（—５）种高频低相噪晶体振荡器电路的设计 …………………………… ……………………… …… ……… 谭峰，显核（－５）黄３２６新型模拟温度补偿晶体振荡器 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 梁殉，显核（－６）黄３２０数字线性调频源设计 ……………………………………………… ……………………… 李庆洪，陈婷，周雪峰，梁懿（－６）３２３汽车轮胎压力监视系统应用研究 … … … …… … … …… … … … … … … … … … … … … … … … … 张元勇，中福，吴李华（－６）３２５基于振荡器的声表面波传感器信息敏感模型研究 …… ………………………… ……………… 刘积学，钟先信，袁茂昆（—７）４３７电学端口串联叉指换能器连接分析 …………………………………… ……………………… …… ……… 刘建生，何世堂（—８）４３１种新型高频率稳定度的ｓＡｗ振荡器 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 王文，世堂，何李顺洲，明华（９）刘５４９些声表面波器件的市场应用及发展 … … … … … … … … … … … …… … … … … … … … … … …… … … … 白涛，兰敏（０）５５２石英晶体上的声表面波陀螺效应 ……… ……………………………… …… … 陈智军，良儿，文康，李施吉小军，韩韬（－０）５５６６。一ｉｂ基片上铜短路金属栅的色散特性 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 徐方迁，世堂（－０）４ＬＮＯ何５５９金刚石高频ＳＡＷ器件中关键材料的制备研究 ………… …………… 刘健敏，义本，夏王林军，阮建锋，苏青峰，把伟民（－２）６６７ｓＡｗ信号处理技术在航空数据通信领域中的应用 …………… ……………………… …… …………… 杨晓东，杨宇翔（－３）６６０

{技术管理套表}声表面波技术

❖ electronic ID ❖ Smart Tire ❖ Exhaust-gas ❖ detection
Electronic ID
8.2 声表面波技术的基础知识
1. 什么是声表面波
SAW泛指沿表面或界面传播的各种模式的波
机械波
在表面传播，能量集中在厚度不超过 1个波长的表层
SAW
SAW的激发
1. 基于压电材料的压电效应与逆压电效应
电能
机械能
电能
2. 波在不连续介质处的反射
Concept: IDT
外加电压吸声材料
接收端
接地电极压电基体
SAW的描述 ❖ 声波可以用质点离开平衡位置的位
移来表示，对于压电体，声波的传播还伴随着电场和电势，因此描述声波的变量还要有电势，一共四个量。
2. 声表面波的类型
不同的边界条件和传播介质条件可以激发出不同模式的声表面波。
在半无限基片上存在的声表面波有瑞利波 (Rayleigh waves)、漏波(Leaky SAW)、广义瑞利波（Generalized Rayleigh waves）、水平剪切波(SHSAW)、电声波(B-G waves)、兰姆波(Lamb waves) 等。
8.4 声表面波传感器技术
工作原理：
利用外界物理量（如温度、压力等）的变化引起声表面波的传播特性发生变化的原理来敏感被测量。
结构型式
SAW传感器一般采用振荡器电路形式，其中SAW振荡器是传感器的核心。SAW传感器的基本工作原理就是利用了SAW振荡器这一频控元件受各种物理、化学和生物量的作用而引起振荡频率的变化，通过精确测量振荡频率的变化，从而实现检测上述物理量及化学量变化的目的。
在层状结构的基片存在有乐甫波(Love waves)、西沙瓦波(Sezawa waves)、斯东莱波（Stoneley waves）等。