兩類(lèi)無(wú)源傳感器的分析

在多次國家自然科學(xué)基金連續資助下，研究空間大范圍分布無(wú)源陣列傳感器及無(wú)源無(wú)線(xiàn)陣列傳感器，拓展壓電特性和元件在現代檢測技術(shù)中的應用。

　　聲表面波(SAW)器件是優(yōu)良的傳感載體和無(wú)源器件。SAW器件的工作頻率范圍為10~105 MHZ，可直接耦合射頻電磁波�；�于此特性，用SAW器件實(shí)現無(wú)線(xiàn)傳感：非接觸提供傳感能量和非接觸讀取傳感輸出。這樣的傳感器具有無(wú)電源和信號連線(xiàn)，無(wú)源，體積小，抗干擾能力強的優(yōu)點(diǎn)，適合復雜環(huán)境下應用。如運動(dòng)部件，不可接觸對象的檢測。采用不同結構或參數的SAW傳感器，具有不同的射頻激勵選通條件，只響應相應的無(wú)線(xiàn)查詢(xún)信號。用多個(gè)不同選通條件的SAW無(wú)源無(wú)線(xiàn)傳感器，可構成無(wú)源無(wú)線(xiàn)陣列傳感器。陣列中的傳感元可以任意分布。這是采用具有頻率選擇特性的SAW諧振器研制的無(wú)源無(wú)線(xiàn)溫度傳感器。通過(guò)對射頻查詢(xún)的回波信號進(jìn)行全數字信號處理，得到溫度傳感信息。

　　用獨立的壓電元件和無(wú)源元件，構成可以任意分布的傳感陣列。由于壓電特性，該陣列直接把被測對象的力學(xué)量變化轉換成電信號，實(shí)現分布傳感，而不需要用電源向陣列提供傳感能量。陣列采用獨特的網(wǎng)絡(luò )構造和信號控制方式，大大減少了常規傳感器在空間分布應用時(shí)的連線(xiàn)。陣列傳感信號可尋址讀出，也可掃描輸出。壓電無(wú)源分布式陣列傳感器特別適合于空間大范圍分布（數十米至數百米）、不規則、宏大工程結構的實(shí)時(shí)無(wú)功耗或極低功耗、長(cháng)時(shí)間不間斷監測。壓電無(wú)源陣列傳感器已應用于橋梁等工程結構的健康安全監測風(fēng)速變送器| 環(huán)境檢測儀| 轉速變送器| 露點(diǎn)儀| 濕度計| 閃頻儀/頻閃儀|。這是一個(gè)由8×13個(gè)壓電元構成的分布式傳感陣列，陣列只有8+13條引出線(xiàn)，實(shí)現陣列傳感信號讀出和讀出控制。