CN102901580A - 一种基于多耦合器的声表面波温度传感器 - Google Patents

一种基于多耦合器的声表面波温度传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于多耦合器的声表面波温度传感器，包括声表面波输入端、电光转换器、光纤耦合器、光电转换器、声表面波输出端，所述的光电转换器、声表面波输出端均设有两个，所述的声表面波输入端、电光转换器、光纤耦合器依次连接，所述的光纤耦合器分别与两个光电转换器连接，所述的两个光电转换器分别与对应的声表面波输出端连接；两个声表面波输出端的其中一个设有温度敏感膜。与现有技术相比，本发明具有高精度、高灵敏度、便于大批量生产、体积小、重量轻、功耗低、结构工艺性好等优点。

Description

一种基于多耦合器的声表面波温度传感器
技术领域
本发明涉及一种温度传感器，尤其是涉及一种基于多耦合器的声表面波温度传感器。
背景技术
当前传感器技术的发展趋势主要是：
1、从接触式向非接触式发展，从无源式向有源式(带信号处理电路)方向发展。
2、实现多功能化、集成化和智能化。多功能化是指一个传感器可检测多个参数，集成化是利用MEMS技术将敏感元件、处理器集成在一个芯片上；智能化是传感器与ECU结合，具有自我检测、记忆和校准能力。
3、为了实现传感器的信息共享，新型数字式传感器必须有嵌入式的微处理器，有的要求数字式输出，适合CAN Bus、LINBus等总线要求。
而SAW传感器是继陶瓷；半导体，光纤等传感器之后的一直后起之秀。一般的陶瓷或半导体材料制成的传感器，大多采用电阻式或电容式。以迷你信号输出，需经模/数转换才能与计算机接口；而SAW技术制成的传感器，工作时，信号输出不需经A/D(模/数)转换便可与计算机接口，因而精度高。基于多耦合器的声表面波温度传感器可以通过光纤耦合器进行多次耦合，可同时得到不同的温度值，进行同时测量。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高精度、高灵敏度、便于大批量生产、体积小、重量轻、功耗低、结构工艺性好的基于多耦合器的声表面波温度传感器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于多耦合器的声表面波温度传感器，其特征在于，包括声表面波输入端、电光转换器、光纤耦合器、光电转换器、声表面波输出端，所述的光电转换器、声表面波输出端均设有两个，所述的声表面波输入端、电光转换器、光纤耦合器依次连接，所述的光纤耦合器分别与两个光电转换器连接，所述的两个光电转换器分别与对应的声表面波输出端连接；两个声表面波输出端的其中一个设有温度敏感膜。
所述的声表面波输入端包括第一输入端电源、第一输入叉指换能器、第一输入端导线、第一输出叉指换能器和第一输出端，所述的第一输入端电源通过第一输入端导线与第一输入叉指换能器连接，所述的第一输出叉指换能器与第一输出端连接。
所述的第一输入叉指换能器上端与第一输入端电源的正极连接，所述的第一输入叉指换能器下端与第一输入端电源的负极连接。
所述的电光转换器包括电阻R211、电阻R212、电阻R213、电容C22、滑动变阻器R23、光电二极管D24和晶体管Q25；
所述的晶体管Q25包括基极、集电极和发射极，所述的基极分别与电容C22一端、电阻R213一端、滑动变阻器R23一端连接，所述的集电极与光电二极管D24的负极连接，所述的发射极通过电阻R212接地；
所述的电容C22另一端通过电阻R211接地，所述的电阻R213另一端与光电二极管D24的正极连接，所述的滑动变阻器R23另一端接地。
所述的光纤耦合器包括光纤和多棱镜。
所述的光电转换器包括电容C411、电容C412、电阻R42、放大器和光电二极管D44，所述的光电二极管D44正极接地，所述的光电二极管D44负极与放大器的正极输入端，所述的放大器的负极输入端接地，所述的电容C412、电阻R42均并联在放大器正极输入端与放大器输出端上，所述的放大器输出端与电容C411连接。
所述的声表面波输出端包括第二输入端电源、第二输入叉指换能器和第二输出叉指换能器，所述的第二输入端电源与第二输入叉指换能器连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)高精度、高灵敏度：本发明传感器是继陶瓷、半导体、光纤等传感器之后的一直后起之秀，一般的陶瓷或半导体材料制成的传感器，大多采用电阻式或电容式。以迷你信号输出，需经模/数转换才能与计算机接口；而本发明技术制成的传感器，工作时，信号输出不需经A/D(模/数)转换便可与计算机接口，因而精度高。
2)便于大批量生产：本发明传感器红的关键部件——SAW谐振器或延迟线，采用半导体平面制作工艺，极易集成化，一体化，各种功能电路易组合和简化，结构牢固，质量稳定，重复性及可靠性好。易于大批量生产，为电子技术发展，为表面安装及组装技术都提供了方便的条件。
3)体积小、重量轻、功耗低：从理论分析可知，本发明产品90％以上的能量集中在距表面一个波长左右的深度内，因而损耗低；加上SAW传感器电路简单，所以整个传感器的功耗很小。
4)结构工艺性好：本发明传感器是平面结构，设计灵活；片状外形，易于组合；能比较方便地实现单片多功能化，智能化；安装容易，并能获得良好的热性能和机械性能。
5)可以进行多次耦合，可同时得到不同的温度值，进行同时测量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明声表面波输入端的结构示意图；
图3为发明电光转换器的电路结构示意图；
图4为发明光纤耦合器的结构示意图；
图5为本发明光电转换器的电路结构示意图；
图6为本发明声表面波输出端的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种基于多耦合器的声表面波温度传感器，包括声表面波输入端1、电光转换器2、光纤耦合器3、光电转换器4、声表面波输出端5，所述的光电转换器4、声表面波输出端5均设有两个，并且一一对应连接；两个声表面波输出端5的其中一个设有温度敏感膜6。电信号通过含有温度敏感膜和不含温度敏感膜的输出端后得到不同的输出波形，通过对波形进行加权，从而最终判断温度的大小和温差。
如图2所示，所述的声表面波输入端1包括第一输入端电源11、第一输入叉指换能器、第一输入端导线14、第一输出叉指换能器15、第一输出端16，所述的第一输入端电源11通过第一输入端导线14与第一输入叉指换能器连接，所述的第一输出叉指换能器15与第一输出端16连接。
所述的第一输入叉指换能器上端12与第一输入端电源11的正极连接，所述的第一输入叉指换能器下端13与第一输入端电源11的负极连接。
如图3所示，所述的电光转换器2包括电阻R211、电阻R212、电阻R213、电容C22、滑动变阻器R23、光电二极管D24、晶体管Q25；所述的晶体管Q25包括基极、集电极、发射极，所述的基极分别与电容C22一端、电阻R213一端、滑动变阻器R23一端连接，所述的集电极与光电二极管D24的负极连接，所述的发射极通过电阻R212接地；所述的电容C22另一端通过电阻R211接地，所述的电阻R213另一端与光电二极管D24的正极连接，所述的滑动变阻器R23另一端接地。
如图3所示，所述的光纤耦合器3包括光纤31、多棱镜32，所述的多棱镜32设在光纤31内。
如图4所示，所述的光电转换器4包括电容C411、电容C412、电阻R42、放大器43、光电二极管D44，所述的光电二极管D44正极接地，所述的光电二极管D44负极与放大器43的正极输入端，所述的放大器43的负极输入端接地，所述的电容C412、电阻R42均并联在放大器43正极输入端与放大器43输出端上，所述的放大器43输出端与电容C411连接。
如图5所示，所述的声表面波输出端5包括第二输入端电源51、第二输入叉指换能器上端52、第二输入叉指换能器下端53、第二输出叉指换能器上端54、第二输出叉指换能器下端55，所述的第二输入端电源51与第二输入叉指换能器连接。

Claims (7)

1.一种基于多耦合器的声表面波温度传感器，其特征在于，包括声表面波输入端、电光转换器、光纤耦合器、光电转换器、声表面波输出端，所述的光电转换器、声表面波输出端均设有两个，所述的声表面波输入端、电光转换器、光纤耦合器依次连接，所述的光纤耦合器分别与两个光电转换器连接，所述的两个光电转换器分别与对应的声表面波输出端连接；两个声表面波输出端的其中一个设有温度敏感膜。
2.根据权利要求1所述的一种基于多耦合器的声表面波温度传感器，其特征在于，所述的声表面波输入端包括第一输入端电源、第一输入叉指换能器、第一输入端导线、第一输出叉指换能器和第一输出端，所述的第一输入端电源通过第一输入端导线与第一输入叉指换能器连接，所述的第一输出叉指换能器与第一输出端连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于多耦合器的声表面波温度传感器，其特征在于，所述的第一输入叉指换能器上端与第一输入端电源的正极连接，所述的第一输入叉指换能器下端与第一输入端电源的负极连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于多耦合器的声表面波温度传感器，其特征在于，所述的电光转换器包括电阻R211、电阻R212、电阻R213、电容C22、滑动变阻器R23、光电二极管D24和晶体管Q25；
所述的晶体管Q25包括基极、集电极和发射极，所述的基极分别与电容C22一端、电阻R213一端、滑动变阻器R23一端连接，所述的集电极与光电二极管D24的负极连接，所述的发射极通过电阻R212接地；
所述的电容C22另一端通过电阻R211接地，所述的电阻R213另一端与光电二极管D24的正极连接，所述的滑动变阻器R23另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种基于多耦合器的声表面波温度传感器，其特征在于，所述的光纤耦合器包括光纤和多棱镜。
6.根据权利要求1所述的一种基于多耦合器的声表面波温度传感器，其特征在于，所述的光电转换器包括电容C411、电容C412、电阻R42、放大器和光电二极管D44，所述的光电二极管D44正极接地，所述的光电二极管D44负极与放大器的正极输入端，所述的放大器的负极输入端接地，所述的电容C412、电阻R42均并联在放大器正极输入端与放大器输出端上，所述的放大器输出端与电容C411连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于多耦合器的声表面波温度传感器，其特征在于，所述的声表面波输出端包括第二输入端电源、第二输入叉指换能器和第二输出叉指换能器，所述的第二输入端电源与第二输入叉指换能器连接。
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