单基片多参量声表面波传感器及其地址识别、校验方法技术

本发明专利技术提供了一种单基片多参量声表面波传感器，包括基片，所述基片上设置有主叉指电极，所述主叉指电极的第一侧设置有阻抗测试叉指电极和/或温度测试反射珊，所述主叉指电极的第二侧设置有多个气体组分测试子叉指电极和气体组分参考校准叉指电极，所述主叉指电极的第二侧还设置有多个地址反射珊和多个地址校验珊。本发明专利技术将阻抗测试叉指电极、温度测试反射珊与气体组分测试子叉指电极分别设置到主叉指电极的两侧，且在两侧呈非对称结构，在声表面波时域反射上属于不交叉无混叠的结构，因此可以高精度的区分出多参数测量问题。因此可以高精度的区分出多参数测量问题。因此可以高精度的区分出多参数测量问题。

【技术实现步骤摘要】
单基片多参量声表面波传感器及其地址识别、校验方法


[0001]本专利技术涉及声表面波传感器领域，特别涉及一种单基片多参量声表面波传感器及其地址识别方法、地址校验方法和参考校准方法。

技术介绍

[0002]声表面波传感器由于其抗电磁干扰性能好、无线无源、能耐受极端恶劣环境，是传感器发展的一种重要方向。
[0003]目前声表面波传感器多数是单一测量功能，如温度、振动、压力、纯的声表面波RFID等。此外，少数的传感器实现了带RFID功能的温度等，但很多应用环境需要多种参量的融合监测，因此单纯的功能模式下，需要多个声表面波传感器组合，这就导致了地址混淆，数据读取和识别困难等问题。声表面波传感器典型的应用为：GIS高压电力设备中用于SF6气体压力、湿度、分解气体组分、温度等参量的测量。
[0004]如采用现有的单功能声表面波技术就比较困难，一方面GIS高压设备可测量端口非常严格，通常只有进气口或气体密度继电器的端口，如果放置过多的传感器就面临空间不足，在现场环境下各种振动声响导致传感器可靠性下降等问题。
[0005]为此，本专利技术提出的声表面波传感器结构解决了以上部分问题，并提出了相关可靠性提升的技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种单基片多参量声表面波传感器及其地址识别方法、地址校验方法和参考校准方法，以解决至少一个上述技术问题。
[0007]为解决上述问题，作为本专利技术的一个方面，提供了一种单基片多参量声表面波传感器，包括基片，所述基片上设置有主叉指电极，所述主叉指电极的第一侧设置有阻抗测试叉指电极和/或温度测试反射珊，所述主叉指电极的第二侧设置有多个气体组分测试子叉指电极和气体组分参考校准叉指电极，所述主叉指电极的第二侧还设置有多个地址反射珊和多个地址校验珊；优选地，所述基片的背面还设置有正温度系数涂层、或薄膜、或液体。
[0008]优选地，相邻两个气体组分测试子叉指电极之间设置有隔离电极。
[0009]优选地，所述气体组分测试子叉指电极的高度低于所述主叉指电极高度的1/2。
[0010]优选地，相邻两个所述气体组分测试子叉指电极之间的间距大于0.2μs
×
V，其中，V为声表面波压电基材的声波速度。
[0011]优选地，所述气体组分参考校准叉指电极与最近的一个气体组分测试子叉指电极之间的间距大于0.2μs
×
V，其中，V为声表面波压电基材的声波速度。
[0012]优选地，所述主叉指电极与每个所述气体组分测试子叉指电极之间设置有位于所述基片上的感知涂层。
[0013]本专利技术还提供了一种地址识别方法，提供所述的单基片多参量声表面波传感器，包括：
[0014]使声表面波经过所述多个地址反射珊构成的地址阵列从而产生反射波，该反射波和地址阵列的方式一一对应，反射地址为一个二进制数串，其中，二进制数串中的0代表无反射珊、1代表有反射珊，那么产生的反射声波对应1的位置为一个反射峰值，对应0的位置无反射；
[0015]根据反射的声波在所述主叉指电极上的声电转换后的电信号进行时域分析，即可观测到反射波在不同时间点上的峰值或谷值情况，从而解析出反射地址对应的二进制数串。
[0016]本专利技术还提供了一种地址校验方法，提供所述的单基片多参量声表面波传感器，包括：
[0017]当所述地址校验珊为两个时，所述地址校验珊的有无用于反射地址的高位和低位校验，其中：
[0018]01代表低地址，如所述地址反射珊为8位，则代表仅低4位有效，实际地址小于2^4＝8；
[0019]10代表高地址，如所述地址反射珊为8位，则代表仅高4位有效，低四位全为零实际地址大于等于2^5＝32；
[0020]11代表高低地址混合，如所述地址反射珊为8位，则代表高低位同时有效，实际地址为0
‑
2^8。
[0021]本专利技术还提供了一种参考校准方法，提供所述的单基片多参量声表面波传感器，在不同气压环境通过子叉指电极与参考校准叉指电极之间的时间差
△
t进行校准，包括：
[0022]当
△
t处于稳定正常值时，通过子叉指电极与主叉指电极之间的时间差
△
Tg1,
△
Tg2,
△
Tg3
…
直接换算出待测参数；
[0023]当
△
t处于异常值时，对
△
Tg1,
△
Tg2,
△
Tg3
…
进行修正，从而根据
△
Tg1
‑△
tx,
△
Tg2
‑△
tx,
△
Tg3
‑△
tx换算出待测参数，其中，
△
tx为
△
t超过设定门限值后的差额；
[0024]其中，所述子叉指电极包括阻抗测试叉指电极、或温度测试反射珊、或气体组分测试子叉指电极。
[0025]优选地，根据
△
Tg1
‑△
tx,
△
Tg2
‑△
tx,
△
Tg3
‑△
tx换算出待测参数包括：
[0026](a)通过设定温度T1实验标准环境下，提供已知含量的标准气体，获得
△
Tg1,
△
Tg2,
△
Tg3，或
△
Tg1
‑△
tx,
△
Tg2
‑△
tx,
△
Tg3
‑△
tx与出待测参数的关系，然后基于数学拟合方法或神经网络算法，获得T1温度下，任意气体组分下的
△
Tg1,
△
Tg2,
△
Tg3，或
△
Tg1
‑△
tx,
△
Tg2
‑△
tx,
△
Tg3
‑△
tx；
[0027](b)改变环境温度，在T2，T3，T4
…
多个温度条件下，在所述(a)相同方法下，获得T2，T3，T4
…
多个温度条件下，任意待测参数下的
△
Tg1,
△
Tg2,
△
Tg3，或
△
Tg1
‑△
tx,
△
Tg2
‑△
tx,
△
Tg3
‑△
tx；
[0028](c)改变气压和/或湿度，重复上述(a)和(b)，按以下方式归类输入量和输出量：
[0029]输入量序列X：
△
Tg1,
△
Tg2,
△
Tg3
…
，或
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单基片多参量声表面波传感器，其特征在于，包括基片(1)，所述基片(1)上设置有主叉指电极(2)，所述主叉指电极(2)的第一侧设置有阻抗测试叉指电极(3)和/或温度测试反射珊(4)，所述主叉指电极(2)的第二侧设置有多个气体组分测试子叉指电极(5)和气体组分参考校准叉指电极(6)，所述主叉指电极(2)的第二侧还设置有多个地址反射珊(7)和多个地址校验珊(8)；优选地，所述基片(1)的背面还设置有正温度系数涂层、或薄膜、或液体。2.根据权利要求1所述的单基片多参量声表面波传感器，其特征在于，相邻两个气体组分测试子叉指电极(5)之间设置有隔离电极(9)。3.根据权利要求1所述的单基片多参量声表面波传感器，其特征在于，所述气体组分测试子叉指电极(5)的高度低于所述主叉指电极(2)高度的1/2。4.根据权利要求1所述的单基片多参量声表面波传感器，其特征在于，相邻两个所述气体组分测试子叉指电极之间的间距大于0.2μs
×
V，其中，V为声表面波压电基材的声波速度。5.根据权利要求4所述的单基片多参量声表面波传感器，其特征在于，所述气体组分参考校准叉指电极(6)与最近的一个气体组分测试子叉指电极(5)之间的间距大于0.2μs
×
V，其中，V为声表面波压电基材的声波速度。6.根据权利要求1所述的单基片多参量声表面波传感器，其特征在于，所述主叉指电极(2)与每个所述气体组分测试子叉指电极(5)之间设置有位于所述基片(1)上的感知涂层(10)。7.一种地址识别方法，提供如权利要求1
‑
6中任一项所述的单基片多参量声表面波传感器，其特征在于，包括：使声表面波经过所述多个地址反射珊(7)构成的地址阵列从而产生反射波，该反射波和地址阵列的方式一一对应，反射地址为一个二进制数串，其中，二进制数串中的0代表无反射珊、1代表有反射珊，那么产生的反射声波对应1的位置为一个反射峰值，对应0的位置无反射；根据反射的声波在所述主叉指电极(2)上的声电转换后的电信号进行时域分析，即可观测到反射波在不同时间点上的峰值或谷值情况，从而解析出反射地址对应的二进制数串。8.一种地址校验方法，提供如权利要求1
‑
6中任一项所述的单基片多参量声表面波传感器，其特征在于，包括：当所述地址校验珊(8)为两个时，所述地址校验珊(8)的有无用于反射地址的高位和低位校验，其中：01代表低地址，如所述地址反射珊(7)为8位，则代表仅低4位有效，实际地址小于2^4＝8；10代表高地址，如所述地址反射珊(7)为8位，则代表仅高4位有效，低四位全为零实际地址大于等于2^5＝32；11代表高低地址混合，如所述地址反射珊(7)为8位，则代表高低位同时有效，实际地址为0
‑
2^8。9.一种参考校准方法，提供如权利要求1
‑
6中任一项所述的单基片多参量声表面波传
感器，其特征在于，在不同气压环境通过子叉指电极与参考校准叉指电极之间的时间差
△
t进行校准，包括：当
△
t处于稳定正常值时，通过子叉指电极与主叉指电极(2)之间的时间差
△
Tg1,
△
Tg2,
△
Tg3
…
直接换算出待测参数；当
△
t处于异常值时，对
△
Tg1,
△
Tg2,
△
Tg3
…
进行修正，从而根据
△
Tg1
‑△

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，毛兴，史俊，黄中宁，高兴琼，张方荣，尹娟，
申请(专利权)人：成都高斯电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：