基于LC諧振的無(wú)線無(wú)源溫度傳感器研究.pdf

1、溫度傳感器廣泛應(yīng)用于如工業(yè)制造、航空航天、生物工程領(lǐng)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(chǎng)合應(yīng)用,無(wú)線無(wú)源溫度傳感器由于不需要物理連線,也不需要對(duì)傳感器供電,這使得在這些特殊領(lǐng)域的溫度測(cè)量成為可能,因此開展無(wú)線無(wú)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(wú)線測(cè)試方式,通過(guò)建立等效電路,推出了無(wú)線測(cè)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(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(luò)分析儀無(wú)線測(cè)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(cè)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(gè)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(duì)測(cè)試線圈兩端電壓變化的測(cè)試,本文設(shè)計(jì)并

4、制作了基于 MSP430F149單片機(jī)的傳感器電路測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)對(duì) AD9850信號(hào)發(fā)生模塊的控制來(lái)產(chǎn)生信號(hào),最高頻率可達(dá)20MHz,掃頻間隔可調(diào),測(cè)試線圈端口的電壓幅值通過(guò)一個(gè)二極管電阻電容整流電路得到,通過(guò)單片機(jī)自帶的12位AD采樣轉(zhuǎn)換模塊對(duì)該電壓幅值采樣,實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在頻率范圍內(nèi)對(duì)線圈兩端的電壓進(jìn)行采集,并通過(guò)比較得出傳感器的諧振頻率點(diǎn)。該電路測(cè)試得到的傳感器諧振頻率與使用阻抗分析儀測(cè)試得到的諧振頻率