基于声表面波技术的无线射频加速度传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于声表面波技术的无线射频加速度传感器。包括：设置于压电基片上的声表面波器件、无线射频器件和力转换器件，其中，力转换器件，设置于压电基片的下表面，用于将物体加速度转换为外力作用于压电基片上；声表面波器件，设置于压电基片的上表面，用于将外力作用于压电基片产生的形变量转换为电信号；无线射频器件，设置于压电基片的上表面，与声表面波器件中的天线连接，用于接收和发射电信号。本实用新型专利技术解决了由于无法对加速度数值进行检测，导致的无法精确测量加速度的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及传感器领域，具体而言，涉及一种基于声表面波技术的无线射频加速度传感器。
技术介绍
振动信号通常是由一系列加速度信号相互叠加产生的，因此，利用加速度传感器便可以实现对振动信号的获取和识别。目前，常用的加速度传感器的种类包括：压阻式、压电式、磁电式等。其中，压阻式加速度传感器具有频率响应特性好、测量方法易行、线性度好等优点，但其也具有温度效应严重、灵敏度低等缺点。而压电式加速度传感器因其结构简单、牢固、体积小、重量轻，加速度测量范围广、具有较强的抗外磁场干扰能力等优点，但其只适合测量高频变化量，且对后续的信号调理电路要求较高。上述两种加速度传感器均采用有线方式与后续处理电路相连，在现场应用中(尤其是应用于检测开关设备的动作时)，信号传输线会受到外界电磁的干扰，影响测量精度。无线无源声表面波加速度传感器是一种基于声表面波射频识别技术的加速度传感器。其绝缘性好，不存在供电的安全隐患及更换电池的问题，无需后期的工程维护。此外，无源声表面波加速度传感器实现了固态化，直接输出频率信号、精度高、灵敏度高，特别是它采用了便于批量生产的半导体平面工艺制作，可靠性、一致性很好。但是，在现有技术当中的无源声表面波加速度传感器，通常是通过测量反射栅与弹性元件及匹配网络共同构成闭合回路的改变，来判断振动加速度是否超过设定的阈值。因此，加速度传感器监测是离散的，无法通过单一的加速度阈值来监测振动状况，不能实时给出具体、精准的加速度数值。并且，还存在不能随时根据实际应用需求改变需要监测的加速度阈值等问题。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种基于声表面波技术的无线射频加速度传感器，以至少解决由于无法对加速度数值进行检测，导致的无法精确测量加速度的技术问题。根据本技术实施例的一个方面，提供了一种基于声表面波技术的无线射频加速度传感器，包括：设置于压电基片上的声表面波器件、无线射频器件和力转换器件，其中，力转换器件，设置于压电基片的下表面，用于将物体加速度转换为外力作用于压电基片上；声表面波器件，设置于压电基片的上表面，用于将外力作用于压电基片产生的形变量转换为电信号；无线射频器件，设置于压电基片的上表面，与声表面波器件中的天线连接，用于发射电信号。进一步地，上述力转换器件包括：悬臂梁、质量块和固定块，质量块和固定块与悬臂梁固定连接，分别设置于悬臂梁同一侧的两端。进一步地，上述声表面波器件包括：叉指换能器，设置于压电基片上表面的中心位置，与天线连接，用于输出电信号；反射栅，设置于叉指换能器的两侧，用于将外力作用于压电基片产生的形变量转换为电信号。进一步地，上述反射栅包括：加速度反射栅，设置于叉指换能器的第一侧，用于确定加速度数值。进一步地，上述反射栅还包括：温度反射栅，设置于叉指换能器的第二侧，用于确定环境温度数值。进一步地，上述无线射频器件包括：天线和编码反射栅，其中，编码反射栅设置于叉指换能器与温度反射栅之间，用于存储预先设置的编码；天线用于发射叉指换能器输出的电信号。进一步地，上述编码反射栅的编码方式至少包括：开关键控编码、脉冲位置编码、脉冲相位编码和脉冲位置与相位组合调制编码。进一步地，上述无线射频加速度传感器包括：6组编码反射栅、2组温度反射栅和1组加速度反射栅。进一步地，设置编码反射栅与叉指换能器间隔2000微米，温度反射栅与编码反射栅间隔1000微米，加速度反射栅与叉指换能器间隔7000微米。进一步地，上述叉指换能器与加速度反射栅的孔径相同，编码反射栅和温度反射栅的孔径为叉指换能器的一半。进一步地，上述叉指换能器的膜厚度为2600埃米。进一步地，上述压电基片的材质为：铌酸锂、钽酸锂、石英晶体或者硅酸镓镧晶体。在本技术实施例中，通过设置于压电基片上的声表面波器件、无线射频器件和力转换器件，其中，力转换器件，设置于压电基片的下表面，用于将物体加速度转换为外力作用于压电基片上；声表面波器件，设置于压电基片的上表面，用于将外力作用于压电基片产生的形变量转换为电信号；无线射频器件，设置于压电基片的上表面，与声表面波器件中的天线连接，用于发射电信号，达到了对于加速度量的无源化检测的技术效果，实现了对加速度数量进行检测，并通过无线射频器件进行发射的目的，进而解决了由于无法对加速度数值进行检测，导致的无法精确测量加速度的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是根据本技术实施例的一种可选的基于声表面波技术的无线射频加速度传感器的结构示意图；图2是根据本技术实施例的一种可选的基于声表面波技术的无线射频加速度传感器的结构示意图；图3是根据本技术实施例的一种可选的基于声表面波技术的无线射频加速度传感器的结构示意图；以及图4是根据本技术实施例的一种可选的基于声表面波技术的无线射频加速度传感器的时域图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。根据本技术实施例，提供了一种基于声表面波技术的无线射频加速度传感器的实施例，图1是根据本技术实施例的基于声表面波技术的无线射频加速度传感器，如图1所示，该无线射频加速度传感器包括：设置于压电基片10上的声表面波器件20、无线射频器件30和力转换器件40。其中，力转换器件40，设置于压电基片10的下表面，用于将物体加速度转换为外力作用于压电基片10上；声表面波器件20，设置于压电基片10的上表面，用于将外力作用于压电基片10产生的形变量转换为电信号；无线射频器件30，设置于压电基片10的上表面，与声表面波器件20中的天线连接，用于接收和发射电信号具体的，在上述设置于压电基片10上的声表面波器件20、无线射频器件30和力转换器件40中，通过力转换器件40根据待测加速度点的位移变化量以及相应的加速度，以外力的形式作用于压电基片10上，使压电基片10根据外力的大小而产生不同程度的形变。通过声表面波器件20对在压电基片10上产生的形变量进行采集，并转化为相应的电信号，进一步可以根压电基片10在单位时间内的变化率计算得到相应的加速度。最终由无线射频器件30对生成的电信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于声表面波技术的无线射频加速度传感器，其特征在于，包括：设置于压电基片上的声表面波器件、无线射频器件和力转换器件，其中，所述力转换器件，设置于所述压电基片的下表面，用于将物体加速度转换为外力作用于所述压电基片上；所述声表面波器件，设置于所述压电基片的上表面，用于将外力作用于所述压电基片产生的形变量转换为电信号；所述无线射频器件，设置于所述压电基片的所述上表面，与所述声表面波器件中的天线连接，用于接收和发射所述电信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于声表面波技术的无线射频加速度传感器，其特征在于，包括：设置于压电基片上的声表面波器件、无线射频器件和力转换器件，其中，所述力转换器件，设置于所述压电基片的下表面，用于将物体加速度转换为外力作用于所述压电基片上；所述声表面波器件，设置于所述压电基片的上表面，用于将外力作用于所述压电基片产生的形变量转换为电信号；所述无线射频器件，设置于所述压电基片的所述上表面，与所述声表面波器件中的天线连接，用于接收和发射所述电信号。2.根据权利要求1所述的无线射频加速度传感器，其特征在于，所述力转换器件包括：悬臂梁、质量块和固定块，所述质量块和所述固定块与所述悬臂梁固定连接，分别设置于所述悬臂梁同一侧的两端。3.根据权利要求2所述的无线射频加速度传感器，其特征在于，所述声表面波器件包括：叉指换能器，设置于所述压电基片上表面的中心位置，与所述天线连接，用于输出所述电信号；反射栅，设置于所述叉指换能器的两侧，用于将外力作用于所述压电基片产生的形变量转换为所述电信号。4.根据权利要求3所述的无线射频加速度传感器，其特征在于，所述反射栅包括：加速度反射栅，设置于所述叉指换能器的第一侧，用于确定加速度数值。5.根据权利要求4所述的无线射频加速度传感器，其特征在于，所述反射栅还包括：温度反射栅，设置于所述叉指换能器的第二侧，用于确定环境温度数值。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：董兰飞，陈海军，滕学志，佟强，
申请(专利权)人：软控股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37