一種雙聲路聲表面波溫度傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及傳感器技術領域，具體涉及一種雙聲路聲表面波溫度傳感器。
【背景技術】
[0002] 傳感器不僅廣泛應用于工業生產的方方面面，還與我們的日常生活息息相關。傳 感器能為我們提供實時的信息，幫助我們做出重要決策。傳感器和傳感系統是智能電網不 可或缺的部分。如何設計可靠、低成本、小尺寸的無線傳感器是科學界的一大難題。聲表面 波溫度傳感器（SAWSensor)相對于一般傳感器具有一系列的優點。聲表面波技術開創了 無線、小型傳感器的新紀元。無線無源的聲表面波溫度傳感器是近年來發展起來的新型傳 感器，具有優良的性質和廣泛應用的前景。其無線無源的特性也大大拓展了傳感器的應用 領域，使惡劣環境下的傳感檢測變得安全可靠。
[0003] 因此，針對現有溫度傳感器可靠性差，抗干擾度不強，精度不高，難以檢測到微小 溫度變化量，體積稍大不利于集成化與批量生產的問題，需要提供一種體積小，測溫精度 高，便于集成化的聲表面波溫度傳感器。

【發明內容】

[0004] 為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種雙聲路聲表面波溫度傳感器。
[0005] 本發明的技術方案是：
[0006]所述聲表面波溫度傳感器包括信號處理單元，以及設置在壓電基片上的叉指換能 器、多條耦合器、第一正負反射柵和第二正負反射柵；所述壓電基片表面還敷設有吸聲材 料；
[0007]所述叉指換能器，用于接收天線發送的激勵信號，在壓電基片表面產生聲表面波， 以及接收第一正負反射柵反射回的第一反射信號和第二正負反射柵反射回的第二反射信 號，并將反射回的信號經過天線發送至信號處理單元；
[0008]所述多條耦合器，改變所述聲表面波中表面波信號的傳播方向，使其依次經過第 一正負反射柵和第二正負反射柵；不改變所述聲表面波中體聲波信號的傳播方向，所述體 聲波信號傳播至壓電基片襯底邊緣時，被所述吸聲材料吸收。
[0009] 優選的，所述信號處理單元，用于向所述叉指換能器發送激勵信號；
[0010] 所述信號處理單元，依據所述第一反射信號和第二反射信號之間的相位差值的變 化量，度量溫度的變化量；
[0011] 優選的，所述相位差值的變化量Αφ21的計算公式為：
[0012] Δφ21= 2iif〇XAt21 (1)
[0013] 其中，t21為第一反射信號和第二反射信號到達叉指換能器的時間差，^ d ^S4ir 為第一正負反射柵和第二正負反射柵之間的距離，vSAW為聲表面波的傳播速度，所述距離d和傳播速度VSAW依據溫度的變化而變化；△ 121為所述時間差的變化量；
[0014] Φ21為叉指換能器接收到的第一反射信號和第二反射信號的相位差值，Φ21 = 2 3Τf〇t21;
[0015] f。為聲表面波的諧振頻率；
[0016] 優選的，所述第一正負反射柵和第二正負反射柵均包括開路反射柵和短路反射 柵；
[0017] 優選的，所述叉指換能器包括單端口輸入和單端口輸出；
[0018] 優選的，所述壓電基片為石英晶體。
[0019] 與最接近的現有技術相比，本發明的優異效果是：
[0020] 1、本發明提供的一種雙聲路聲表面波溫度傳感器，能夠提高頻率響應，抑制頻率 響應曲線中的旁瓣，提高品質因素，消除外界擾動量，提高測溫精度，減少傳感器體積，便于 集成化；
[0021] 2、本發明提供的一種雙聲路聲表面波溫度傳感器。性能穩定，體積小，準確度高， 實用性號，具有較高的應用價值。
【附圖說明】
[0022] 下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0023] 圖1 :本發明實施例中一種雙聲路聲表面波溫度傳感器結構不意圖；
[0024] 圖2:開路反射柵示意圖；
[0025] 圖3:短路反射柵示意圖；
[0026] 圖4 :本發明實施例中正負反射柵示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0028] 本發明提供的一種雙聲路聲表面波溫度傳感器的實施例如圖1所示，具體為：
[0029] 該聲表面波溫度傳感器包括信號處理單元，以及設置在壓電基片上的叉指換能 器、多條親合器、第一正負反射柵和第二正負反射柵。
[0030] 1、叉指換能器
[0031] 叉指換能器（IDT)是一種新型的聲表面波一電轉換器，可以有效地接收和發送聲 表面波，完成聲能和電能的相互轉換。采用小波函數包絡加權的叉指換能器能夠提高頻率 響應，且抑制頻率響應曲線中的旁瓣，提高品質因素，使用一個IDT的單端輸入單端輸出的 結構，有效地減小了傳感器的體積。
[0032] 本實施例中叉指換能器包括單端口輸入和單端口輸出，用于接收天線發送的激 勵信號，在壓電基片表面產生聲表面波，以及接收第一正負反射柵反射回的第一反射信號 和第二正負反射柵反射回的第二反射信號，并將反射回的信號經過天線發送至信號處理單 JL·〇
[0033] 2、多條親合器
[0034] 多條親合器（MultistripCoupler)是沉積在壓電基片上的平行金屬條陣列，它可 以將聲功率從一個軌道轉移到另一個軌道，合理設計金屬條數，可以實現功率的百分之百 轉換，而只有很小的結構損耗，改變聲表面波的傳播聲路，很大程度的抑制了體聲波和三次 行程信號。
[0035] 本實施例中多條耦合器，改變聲表面波中表面波信號SAW的傳播方向，使其依次 經過第一正負反射柵和第二正負反射柵；不改變聲表面波中體聲波信號BAW的傳播方向， 體聲波信號BAW傳播至壓電基片襯底邊緣時，被吸聲材料吸收。
[0036] 3、壓電基片
[0037] 本實施例中壓電基片采用石英晶體，其表面還敷設有吸聲材料，用于吸收聲表面 波中的體聲波信號。
[0038] 4、正負反射柵
[0039] 如圖4所示，本實施例中第一正負反射柵和第二正負反射柵均包括開路反射柵和 短路反射柵。其中，開路反射柵如圖2所示，短路反射柵如圖3所述。
[0040] 5、信號處理單元
[0041] 本實施例中信號處理單元，用于向叉指換能器發送激勵信號。
[0042] 信號處理單元依據第一反射信號和第二反射信號之間的相位差值的變化量，度量 溫度的變化量。其中，
[0043] 相位差值的變化量Δφ21的計算公式為：
[0044] Δφ21= 2iif〇XAt21 (1)
[0045] 式（1)中，t21為第一反射信號和第二反射信號到達叉指換能器的時間差， 2d Ld為第一正負反射柵和第二正負反射柵之間的距離，VSAW為聲表面波的傳播速 度，距離d和傳播速度vSAW依據溫度的變化而變化；△ 121為所述時間差的變化量。
[0046] Φ21為叉指換能器接收到的第一反射信號和第二反射信號的相位差值，Φ21 = 2 3Τf〇t21;
[0047]f。為聲表面波的諧振頻率。
[0048] 本實施例中雙聲路聲表面波溫度傳感器的工作過程為：
[0049] 激勵信號經過天線加載到叉指換能器上，壓電基片表面將產生聲表面波，產生的 聲表面波傳播至多條耦合器，多條耦合器能夠將上聲路的聲表面波信號完全轉移到下聲路 輸出，但不改變原聲路中體聲波傳播方向和路線，體聲波傳播至襯底邊緣處，然后被吸聲材 料吸收，實現了將聲表面波和體聲波信號分離，消除外界擾動量的目的。傳播至下聲路處的 聲表面波經過第一正負反射柵和第二正負反射柵，然后會被反射回來，當外界溫度發生變 化時，聲表面波的傳播速度VSAW，以及第一正負反射柵和第二正負反射柵之間的距離d會隨 之發生變化，從而導致第一正負反射柵和第二正負反射柵產反射的聲表面波相位差值發生 變化，相位差值的變化量作為溫度參數的度量，從而得到溫度信號。
[0050] 最后應當說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實 施例。基于本申請中的實施例，本領域譜通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得 的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
【主權項】
1. 一種雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述聲表面波溫度傳感器包括信號 處理單元，以及設置在壓電基片上的叉指換能器、多條耦合器、第一正負反射柵和第二正負 反射柵；所述壓電基片表面還敷設有吸聲材料； 所述叉指換能器，用于接收天線發送的激勵信號，在壓電基片表面產生聲表面波，以及 接收第一正負反射柵反射回的第一反射信號和第二正負反射柵反射回的第二反射信號，并 將反射回的信號經過天線發送至信號處理單元； 所述多條耦合器，改變所述聲表面波中表面波信號的傳播方向，使其依次經過第一正 負反射柵和第二正負反射柵；不改變所述聲表面波中體聲波信號的傳播方向，所述體聲波 信號傳播至壓電基片襯底邊緣時，被所述吸聲材料吸收。2. 如權利要求1所述的雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述信號處理單元， 用于向所述叉指換能器發送激勵信號； 所述信號處理單元，依據所述第一反射信號和第二反射信號之間的相位差值的變化 量，度量溫度的變化量。3. 如權利要求2所述的雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述相位差值的變 化量Α φ21的計算公式為：Δ Φ21= 2 π f 0Χ Δ t21 (1) 其中，t21為第一反射信號和第二反射信號到達叉指換能器的時間差， d為第 一正負反射柵和第二正負反射柵之間的距離，VSAW為聲表面波的傳播速度，所述距離d和傳 播速度VSAW依據溫度的變化而變化；△ 121為所述時間差的變化量； Φ21為叉指換能器接收到的第一反射信號和第二反射信號的相位差值，Φ 21= 2 3Τ f〇t21; f。為聲表面波的諧振頻率。4. 如權利要求1所述的雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述第一正負反射 柵和第二正負反射柵均包括開路反射柵和短路反射柵。5. 如權利要求1所述的雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述叉指換能器包 括單?而口輸入和單?而口輸出。6. 如權利要求1所述的雙聲路聲表面波溫度傳感器，其特征在于，所述壓電基片為石 英晶體。
【專利摘要】本發明提供了一種雙聲路聲表面波溫度傳感器，包括信號處理單元，以及設置在壓電基片上的叉指換能器、多條耦合器、第一正負反射柵和第二正負反射柵；叉指換能器，用于接收天線發送的激勵信號，在壓電基片表面產生聲表面波，以及接收正負反射柵反射回的信號；多條耦合器，改變聲表面波中表面波信號的傳播方向，使其依次經過第一正負反射柵和第二正負反射柵；不改變聲表面波中體聲波信號的傳播方向，體聲波信號傳播至壓電基片襯底邊緣時，被吸聲材料吸收。與現有技術相比，本發明提供的一種雙聲路聲表面波溫度傳感器，能夠提高頻率響應，抑制頻率響應曲線中的旁瓣，提高品質因素，消除外界擾動量，提高測溫精度，減少傳感器體積，便于集成化。
【IPC分類】G01K11/22
【公開號】CN105333972
【申請號】CN201510836156
【發明人】鄭天祥, 陳碩, 李璐, 孫海江
【申請人】國網智能電網研究院, 國網浙江省電力公司, 國家電網公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月26日