本發(fā)明涉及傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于聲表面波敏感元件的分布式參量感測方法。

背景技術(shù)：

聲表面波器件是一種高頻信號處理器件，主要由壓電基片和制作在壓電基片上的輸入換能器和輸出換能器構(gòu)成，輸入換能器和輸出換能器由叉指狀電極構(gòu)成，叉指狀電極的幾何參數(shù)決定所激發(fā)和傳播的聲表面波的特性參數(shù)，也決定了聲表面波器件最終輸出的高頻信號的特性參數(shù)。

當(dāng)聲表面波器件所處環(huán)境的特定參量如溫度、壓力等，或所在位置處的特定參量如結(jié)構(gòu)表面應(yīng)力/應(yīng)變等的狀態(tài)發(fā)生變化，會導(dǎo)致壓電基片的材料特性參數(shù)和制作于其上的叉指狀電極結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致其激發(fā)和傳播的聲表面波的傳播特性發(fā)生變化，最終使聲表面波器件輸出的高頻信號的特性參數(shù)發(fā)生變化，因此聲表面波器件可以作為敏感元件應(yīng)用于傳感技術(shù)中，通過測量分析作為敏感元件的聲表面波器件所處理的高頻信號特定參數(shù)的分布與變化情況，可以對應(yīng)分析其所處環(huán)境或所在位置處分布式參量系統(tǒng)特定參量的分布與變化情況。

現(xiàn)有基于聲表面波敏感元件的傳感應(yīng)用大多為單個器件的獨立運(yùn)用，不適合于對分布式參量系統(tǒng)中特定參量分布狀況及變化情況的感測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種基于聲表面波敏感元件的分布式參量感測方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種基于聲表面波敏感元件的分布式參量感測方法，其特征在于，包括如下感測步驟：

1）在待感測分布式參量系統(tǒng)中選定若干個感測點，所述感測點的位置和數(shù)目根據(jù)待感測分布式參量系統(tǒng)的特點和分布參量的感測要求確定；

2）在所選定的感測點設(shè)置傳感單元，所述傳感單元由聲表面波敏感元件與數(shù)選高頻開關(guān)電路串聯(lián)組成；

3）并聯(lián)連接各個傳感單元，各個傳感單元的輸入端匯集至高頻信號輸入端口，各個傳感單元的輸出端匯集至高頻信號輸出端口，所述高頻信號輸入端口接高頻信號源，所述高頻信號輸出端口接高頻信號特性測量儀，各個傳感單元的數(shù)選高頻開關(guān)電路選通端匯集至傳感單元識別碼譯碼電路的譯碼輸出端，

4）從傳感單元識別碼譯碼電路的識別碼輸入端依次輸入各個傳感單元識別碼，經(jīng)傳感單元識別碼譯碼電路譯碼，通過選通相應(yīng)的數(shù)選高頻開關(guān)電路而選通各個傳感單元；

5）由高頻信號源從高頻信號輸入端口向所選通的傳感單元施加高頻信號；

6）由高頻信號特性測量儀從高頻信號輸出端口測量所選通傳感單元輸出的高頻信號的參數(shù)及其變化量；

7）由測量所得各個傳感單元輸出的高頻信號的參數(shù)值及其變化量確定所感測的分布式參量系統(tǒng)的參量值及其分布狀況和變化情況。

所述聲表面波敏感元件包括聲表面波濾波器、聲表面波延遲線、聲表面波諧振器以及由聲表面波延遲線或者聲表面波諧振器構(gòu)成的聲表面波振蕩器。

所述數(shù)選高頻開關(guān)電路由多級高頻開關(guān)元件串聯(lián)組成，數(shù)字電平選通。

所述分布式參量包括溫度、壓力、結(jié)構(gòu)表面應(yīng)力/應(yīng)變、濕度、氣體濃度。

所述高頻信號參數(shù)包括中心頻率、時延、相移、諧振頻率、振蕩頻率。

所述高頻信號源包括單一頻率信號源和頻率掃描信號源。

所述高頻信號特性測量儀包括網(wǎng)絡(luò)分析儀、掃頻儀、示波器、相位計、頻率計。

本發(fā)明方法先進(jìn)科學(xué)，通過本發(fā)明，包括設(shè)置于待感測分布式參量系統(tǒng)中適當(dāng)位置處的若干個傳感單元；傳感單元由聲表面波敏感元件、數(shù)選高頻開關(guān)電路和傳感單元識別碼譯碼電路組成；各個傳感單元并聯(lián)相接，聲表面波敏感元件用作對所在位置處的分布式參量進(jìn)行感應(yīng)，傳感單元識別碼譯碼電路和數(shù)選高頻開關(guān)電路用作對各個傳感單元進(jìn)行選通與切換；從被選通的傳感單元輸入端口輸入適當(dāng)?shù)母哳l信號，經(jīng)聲表面波敏感元件，從傳感單元輸出端口輸出，再由高頻信號特性測量儀器測量輸出高頻信號的參數(shù)；依據(jù)傳感單元輸出高頻信號的參數(shù)與待感測分布式參量系統(tǒng)中聲表面波敏感元件所在位置處參量之間的相關(guān)關(guān)系，分析所感測的分布式參量系統(tǒng)中參量的分布狀態(tài)及變化規(guī)律，具體步驟如下：

1）選定若干個感測點，所選感測點的位置和數(shù)目由所感測的分布式參量系統(tǒng)的特點和感測要求而定；2）在所選定的感測點設(shè)置傳感單元；3）并聯(lián)連接各個傳感單元，各個傳感單元的輸入端匯集為高頻信號輸入端口，各個傳感單元的輸出端匯集為高頻信號輸出端口，高頻信號輸入端口接高頻信號源，高頻信號輸出端口接高頻信號特性測量儀器，各個傳感單元中數(shù)選高頻開關(guān)電路的選通端匯集至傳感單元識別碼譯碼電路的譯碼輸出端；4）從傳感單元識別碼譯碼電路的識別碼輸入端依次輸入各個傳感單元的識別碼，通過傳感單元識別碼譯碼電路和數(shù)選高頻開關(guān)電路逐一選通各個傳感單元；5）由高頻信號源從高頻信號輸入端口向所選通的傳感單元施加適當(dāng)?shù)母哳l信號；6）由高頻信號特性測量儀器從高頻信號輸出端口測量經(jīng)過所選通傳感單元中聲表面波敏感元件處理的輸出高頻信號的參數(shù)；7）由測量所得高頻信號的參數(shù)值及變化量確定所感測的分布式參量系統(tǒng)的參量值及其分布狀態(tài)和變化情況。

具體而言，所述聲表面波敏感元件包括聲表面波濾波器、聲表面波延遲線、聲表面波諧振器以及由聲表面波延遲線或者聲表面波諧振器構(gòu)成的聲表面波振蕩器；數(shù)選高頻開關(guān)電路由多級高頻開關(guān)元件串聯(lián)組成，數(shù)字電平選通；所感測的分布式參量包括溫度、壓力、結(jié)構(gòu)表面應(yīng)力/應(yīng)變、濕度、氣體濃度；所測量的高頻信號參數(shù)包括中心頻率、諧振頻率、時延、相移、振蕩頻率；高頻信號源包括單一頻率信號源和頻率掃描信號源；高頻信號特性測量儀包括頻率計、相位計、示波器、掃頻儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過在分布式參量系統(tǒng)中設(shè)置若干基于聲表面波敏感元件的傳感單元，利用傳感單元識別碼譯碼電路和數(shù)選高頻開關(guān)電路依次選通各個傳感單元，測量各個傳感單元所包含的聲表面波敏感元件參數(shù)的分布狀態(tài)及變化規(guī)律，依據(jù)傳感單元所輸出的高頻信號的參數(shù)與待感測分布式系統(tǒng)中聲表面波敏感元件所在位置處的參量之間的相關(guān)關(guān)系，分析所感測的分布式參量系統(tǒng)中參量的分布狀態(tài)及變化規(guī)律，可以實現(xiàn)對分布式參量系統(tǒng)中參量的測量與分析。

由聲表面波諧振器或者聲表面波延遲線構(gòu)成的聲表面波振蕩器作為溫度敏感元件的感測系統(tǒng)，感測結(jié)果直接以頻率輸出，易于實現(xiàn)數(shù)字化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的感測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的采用聲表面波濾波器作為敏感元件的傳感單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1傳感單元、2 高頻信號輸入端口、3 高頻信號輸出端口、4 高頻信號線、5 傳感單元識別碼譯碼電路、6高頻信號源、7 高頻信號特性測量儀、8 傳感單元識別碼、11 敏感元件、12 數(shù)選高頻開關(guān)電路、51識別碼輸入端、52譯碼輸出端、121 數(shù)選高頻開關(guān)電路選通端。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

具體實施例：

如圖1、圖2和圖3所示的一種基于聲表面波濾波器的分布溫度感測方法，其具體實施步驟為：

1）在待感測分布式參量系統(tǒng)中選定若干個感測點，所述感測點的位置和數(shù)目根據(jù)待感測分布式參量系統(tǒng)的特點和分布參量的感測要求確定；

2）在所選定的感測點設(shè)置傳感單元1，所述傳感單元1由聲表面波敏感元件11與數(shù)選高頻開關(guān)電路12串聯(lián)組成；采用6‰的窄帶聲表面波濾波器作為聲表面波敏感元件11，其中壓電基片選用溫度系數(shù)較大的128?Y-X鈮酸鋰單晶片，叉指換能器為兩級橫向串聯(lián)的縱向耦合諧振濾波器結(jié)構(gòu)；采用多級串聯(lián)高頻低損耗PIN開關(guān)管構(gòu)成數(shù)選高頻開關(guān)電路12，低電平選通有效；

1個窄帶聲表面波濾波器與1個數(shù)選高頻開關(guān)電路串聯(lián)構(gòu)成1個傳感單元1，設(shè)置于1個感測點上，所感測的分布式溫度系統(tǒng)中設(shè)置的感測點位置和數(shù)目由系統(tǒng)特點和感測要求而定；

3）并聯(lián)連接各個傳感單元1，各個傳感單元1的輸入端匯集為高頻信號輸入端口2，外接頻率掃描信號源；各個傳感單元1的輸出端匯集為高頻信號輸出端口3，外接掃頻儀或網(wǎng)絡(luò)分析儀；各個傳感單元1中的數(shù)選高頻開關(guān)電路選通端121匯集至傳感單元識別碼譯碼電路5的譯碼輸出端52；

4）將各個傳感單元1的傳感單元識別碼8逐一輸入傳感單元識別碼譯碼電路5，選通對應(yīng)的數(shù)選高頻開關(guān)電路12，從而依次選通各個傳感單元1；

5）用頻率掃描信號源對所選通的傳感單元1在適當(dāng)?shù)念l率范圍內(nèi)進(jìn)行頻率掃描；

7）由掃頻儀或者網(wǎng)絡(luò)分析儀測量各個傳感單元1輸出信號的中心頻率，并計算其相對于傳感單元1中所包含的聲表面波濾波器標(biāo)稱中心頻率的偏離量；

（8）計算和分析所感測的分布式溫度系統(tǒng)中各個感測點的溫度值及其分布和變化情況。

高頻信號源、高頻信號特性測量儀、數(shù)字譯碼電路都是統(tǒng)稱，落實到實施例中，具體為頻率掃描信號源、掃頻儀或網(wǎng)絡(luò)分析儀、傳感單元識別碼譯碼電路。

熟知本領(lǐng)域的人士將理解，雖然這里為了便于解釋已描述了具體實施例，但是可在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下做出各種改變。因此，除了所附權(quán)利要求之外，不能用于限制本發(fā)明。