无源无线压力传感技术研究

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压力传感器是应用最广泛的传感器之一,广泛应用于工业、医学、环境保护、科学研究、制造业等重要领域。压力信息的传递通常有有线传递和无线传递两种方式。一方面传统有线压力传感方式存在部署困难并增加布线成本,同时电源线的存在会给系统带来安全隐患。另一方面,传统无线压力传感方式多采用电池供电,需要定期更换电池,这造成了长时工作不能做到实时压力检测,且在电池电量不足时,传感测量精度变差,另外电池的使用本身存在爆燃爆炸隐患,不能用于石化等特殊行业。因此研究无源无线压力传感技术极有价值。本文以常温半导体脉泽技术为基础设计了无源无线压力传感系统。系统包括传感器和收发机两部分。传感器部分体积较小且无需直流供电,适合特殊条件下的压力检测。同时,为匹配传感器使用,设计了对应的收发机用于激励传感器工作和接收处理压力传感信号。本文的主要工作和成果如下:1.分析了目前市面上常见的几类压力传感器结构和原理,并介绍了无源无线压力传感技术的发展现况。2.阐述了常温半导体脉泽技术,并以此为基础提出了一种无源无线压力传感器结构。分别对传感器电路进了阻抗匹配和电容频率关系验证,并选定传感器的电容芯片。最后通过信号源,频谱仪和矢量网络分析仪对传感器分别进行了有线测试和无线测试。3.简述了几类射频收发机的结构和原理并针对本方案的传感器确定收发机指标。针对收发机指标进行收发机结构设计并选定收发机芯片。最后进行了收发机印制电路板的设计。4.通过信号源、频谱仪和矢量网络分析仪分别对收发机的放大器、滤波器、信号源和混频器进行测试。并对传感器系统进行了整体测试,测出系统1kPa到60kPa范围内的传感器精度。
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