抗干擾saw傳感器讀寫器及讀取傳感器諧振頻率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗干擾SAW傳感器讀寫器及讀取傳感器諧振頻率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器技術(shù)在對移動物體的檢測、以及在危險環(huán)境，如高溫，高電磁輻射等場景中的測量應(yīng)用中具有很大的應(yīng)用前景?；赟AW的傳感器是完全無源的(無電池)，在許多應(yīng)用中具有高可靠性。SAW傳感器使用一個諧振器，通過檢測該諧振器的諧振頻率來獲得所感知的物理量變化信息，在一個空間中如果需要測量多個位置的物理量變化，就需要放置多個SAW傳感器。要識別不同的傳感器通常的做法是為每個傳感器分配一段獨立的頻率范圍，根據(jù)傳感器回波所在的頻率區(qū)間來識別不同的傳感器。
[0003]基于SAW傳感器原理的考慮，讀寫器在尋找諧振型SAW傳感器的諧振頻率時，一種普遍采用的方法是采用同樣強度的頻率進(jìn)行頻率掃描(如說明書附圖1所示)時，讀取SAW傳感器的回波強度(如說明書附圖2所示，該圖顯示的是無干擾情況下的回波強度，F(xiàn)4為諧振頻率)，從而找到SAW傳感器的諧振頻率點，再通過頻率換算得到對應(yīng)的物理量的相對值，以溫度傳感器為例，所測到的諧振頻率和物理量之間的關(guān)系如下如說明書附圖3所示，通過傳感器的諧振頻率和物理量的線性關(guān)系，就可以換算出對應(yīng)的物理量的測量值。
[0004]然而由于目前的大部分SAW傳感器頻率處于免申請公共頻段(如433MHz頻段，2.4GHz)，各種無線通信發(fā)射設(shè)備較多，導(dǎo)致讀寫器在尋找SAW傳感器諧振頻率時容易出現(xiàn)被干擾的情況。同時由于各個SAW傳感器讀寫裝置自身也是一個發(fā)射裝置，從而使SAW傳感器讀寫裝置經(jīng)常會受到外界不明干擾，從而影響系統(tǒng)的測量過程，導(dǎo)致系統(tǒng)無法工作。具體來說，在沒有傳感器的情況下，僅有環(huán)境噪聲能夠得到如說明書附圖4所示的回波強度圖。而外界有強干擾時，傳統(tǒng)SAW傳感器讀寫器收到的SAW傳感器的返回頻譜圖則如圖5所示，其強度軌跡如說明書附圖6所示，測量功率的幅值會發(fā)生很大的變化；實際測到的頻譜不規(guī)律，且有部分干擾信號的幅值超過了探頭的返回信號的幅值。那么無干擾時和有干擾時的SAW傳感器特征曲線的功率分布軌跡就如說明書附圖7所示，此時按照直接求傳感器諧振頻率的測量方法，無法正確正確提取傳感器的諧振信號，如果還是只按照強度來判斷，則會出現(xiàn)錯誤。說明書附圖8為SAW讀寫器測量的免申請頻段干擾功率接收示意圖，由該圖可知，由于返回功率強度測量的過程中無法知道返回功率是傳感器的返回信號，還是空間的干擾信號，所以，導(dǎo)致得到的功率強度最大的點，不一定是傳感器的諧振點。
[0005]目前主要采取的避免干擾的方式都是采用時分復(fù)用的方法進(jìn)行測量，即在某一個讀寫器工作時，保證其他的讀寫器都處于靜默狀態(tài)，系統(tǒng)通過輪詢的方式去訪問各個SAW傳感器讀寫器，從而測到各個探頭的溫度。但是這種方法降低了傳感器測量的實時性，將傳感器每次測量時間拖長，對故障的在線監(jiān)測能力下降。
[0006]此外，現(xiàn)有的SAW溫度傳感器讀寫裝置是通過螺釘來安裝的，這種安裝方式需要在SAW溫度傳感器讀寫裝置的殼體的兩側(cè)邊緣設(shè)置安裝邊，安裝邊上設(shè)置螺釘孔，然后通過螺釘穿過螺釘孔使殼體得到固定，SAff溫度傳感器讀寫裝置的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)使得其在安裝時需要占用較大的安裝空間，因此有必要對其進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一個目的是提供一種抗干擾SAW傳感器讀寫器讀取傳感器諧振頻率的方法。
[0008]實現(xiàn)本發(fā)明第一個目的的技術(shù)方案是一種抗干擾SAW傳感器讀寫器讀取傳感器諧振頻率的方法，SAff傳感器讀寫器對SAW傳感器發(fā)射射頻信號，先后進(jìn)行多次頻率掃描，根據(jù)前一次頻率掃描得到SAW傳感器包絡(luò)特性曲線，取最高點頻率作為下一次頻率掃描的中心，頻率掃描的頻率步進(jìn)逐漸減?。蛔詈蟮玫絊AW傳感器諧振頻率。
[0009]工作原理為:以在無源無線溫度傳感器為例，在其工作頻率范圍內(nèi)，SAW傳感器讀寫器射頻發(fā)射電路發(fā)送多個頻率的射頻信號給無源無線溫度傳感器。根據(jù)射頻接收電路接收的所述無源無線溫度傳感器反饋的多個射頻信號，找出當(dāng)SAW傳感器反饋的射頻信號功率最大的頻率。SAW傳感器讀寫器的射頻發(fā)射電路先進(jìn)行Λ Fl的較大的步進(jìn)進(jìn)行掃描，找到返回功率最大的頻率發(fā)射點，然后在所求頻率點附近進(jìn)行寬度為2 Δ F1，步進(jìn)為Λ F2的較小頻率掃頻，再在所求頻率附近進(jìn)行寬度為2 Λ F2，步進(jìn)為Λ F3的更小頻率掃頻，每次掃描都按相同的方法找到SAW傳感器的諧振最高點，最后得到精確的SAW傳感器的諧振點。
[0010]具體包括以下步驟:
[0011]步驟一、SAff傳感器讀寫器分別在無SAW傳感器情況下和有SAW傳感器情況下發(fā)射射頻信號，對無傳感器情況下的背景噪聲以及SAW傳感器進(jìn)行頻率步進(jìn)為AFl的頻率掃描;
[0012]步驟二、記錄背景噪聲的不同頻率返回功率采樣值分布圖和SAW傳感器的不同頻率返回功率采樣值分布圖；
[0013]步驟三、進(jìn)行功率分布圖疊加，取功率分布圖的包絡(luò)特性曲線為SAW傳感器特征曲線；
[0014]步驟四、取包絡(luò)特性曲線最高點對應(yīng)的頻率為FA ；
[0015]步驟五、以FA頻率為中心，以NAFl為總長進(jìn)行頻率步進(jìn)為AF2的頻率掃描，N彡2，N為整數(shù)，AF2 < AFl ;重復(fù)步驟二和步驟三；
[0016]步驟六、取包絡(luò)特性曲線最高點對應(yīng)的頻率為FB ；
[0017]步驟七、反復(fù)重復(fù)步驟五；最終得到SAW傳感器諧振頻率。
[0018]最具效率的最佳方式是掃描三次，因此所述步驟五為:以FA頻率為中心，以2 AFl為總長進(jìn)行頻率步進(jìn)為AF2的頻率掃描，AF2 < AFl ;所述步驟七為:以FB頻率為中心，以2 AFl為總長進(jìn)行頻率步進(jìn)為AF3的頻率掃描，AF3 < AF2 ;重復(fù)步驟二和步驟三，取包絡(luò)特性曲線最高點對應(yīng)的頻率為FC，F(xiàn)C為SAW傳感器諧振頻率。
[0019]所述步驟三中的功率分布圖疊加的方法為，利用當(dāng)前SAW傳感器實際返回的功率值和背景噪聲值相疊加得到，由于SAW傳感器的存在，雖然外部強干擾的存在，但是多次采樣返回值不會小于SAW傳感器的返回值，可以通過多次采樣得到SAW傳感器的實際返回功率的軌跡圖。
[0020]本發(fā)明的方法的抗干擾的核心可以由圖8 (未加入SAW傳感器的功率分布圖)和圖9(有SAW傳感器后的疊加分布圖)得出，SAW傳感器的特征曲線為圖9中的包絡(luò)曲線。
[0021]本發(fā)明的第二個目的是提供一種抗干擾SAW傳感器讀寫器。
[0022]實現(xiàn)本發(fā)明第二個目的的技術(shù)方案是一種抗干擾SAW傳感器讀寫器，該SAW傳感器讀寫器采用如前述的方法讀取傳感器諧振頻率。
[0023]抗干擾SAW傳感器讀寫器包括殼體、導(dǎo)軌和鎖止機(jī)構(gòu)；所述殼體的背面設(shè)有橫向凹槽；所述導(dǎo)軌與殼體背面的橫向凹槽滑動連接；所述鎖止機(jī)構(gòu)設(shè)置在殼體上，并鎖定殼體的橫向凹槽在導(dǎo)軌上的位置。
[0024]所述殼體上設(shè)有電源數(shù)據(jù)線孔、顯示屏接口和儀表接口。
[0025]所述導(dǎo)軌的中部設(shè)有多個固定孔，導(dǎo)軌的兩側(cè)設(shè)有與鎖止機(jī)構(gòu)相配合的翻邊。
[0026]所述鎖止機(jī)構(gòu)包括鎖芯、鎖舌、彈簧和凸筋；所述鎖舌設(shè)置在橫向凹槽內(nèi)上端，鎖舌的上端固定在鎖芯上；所述殼體內(nèi)設(shè)有鎖腔，彈簧設(shè)置在鎖腔內(nèi)，并套在鎖芯上；所述彈簧的兩端通過鎖芯上的凸臺以及鎖腔的內(nèi)壁限位；所述鎖芯的上部從殼體的上端面穿出。
[0027]采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的積極的效果:(1)本發(fā)明的方法通過改變不同的Λ F達(dá)到粗掃、精掃，從而最后精確確定傳感器的諧振頻率的目的，能夠有效對外界強干擾進(jìn)行識別和濾除。
[0028](2)本發(fā)明的方法在強干擾的情況下通過多幅功率分布圖疊加的方法來發(fā)現(xiàn)傳感器的特征軌跡，通過對傳感器接收功率分布圖的包絡(luò)進(jìn)行分析，可以知道在強干擾條件下傳感器的特征曲線，通過對特征曲線的分析，能夠找到傳感器的諧振點，從而獲得傳感器所對應(yīng)的物理量。
[0029](3)本發(fā)明掃描次數(shù)越多，得到的諧振頻率值越精確。
[0030](4)本發(fā)明通過在殼體的背面設(shè)有橫向凹槽，并通過鎖止機(jī)構(gòu)鎖定其在導(dǎo)軌上的位置，這種結(jié)構(gòu)既簡單，又減小了安裝空間，安裝拆卸也非常方便。
[0031 ] (5)本發(fā)明的殼體上設(shè)有電源數(shù)據(jù)線孔、顯示屏接口和儀表接口，便于數(shù)據(jù)的輸入與輸出。
[0032](6)本發(fā)明的導(dǎo)軌的中部設(shè)有多個固定孔，導(dǎo)軌的兩側(cè)設(shè)有與鎖止機(jī)構(gòu)相配合的翻邊，這種結(jié)構(gòu)便于導(dǎo)軌的安裝，以及殼體與導(dǎo)軌的裝配。
[0033](7)本發(fā)明的鎖止機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝和拆卸；安裝時，只需要先將殼體的橫向凹槽的下部套在導(dǎo)軌的下翻邊上，然后往前一推，即安裝完成；拆卸時，只需要向上拉動鎖芯，殼體即可與導(dǎo)軌分離。
【附圖說明】
[0034]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0035]圖1為傳統(tǒng)SAW傳感器讀寫