專利名稱：一種非接觸無源傳感器信號測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線信號測試系統(tǒng)，尤其涉及一種可工作于高溫、潮濕等惡劣環(huán)境下的非接觸無源傳感器信號測量系統(tǒng)。
背景技術：
無源傳感器自身不帶有電池等供電電源，由外界信號源向其發(fā)射信號從而輻射能量。無源傳感器將接收的輻射能量儲存其來作為工作電源，由于其能量消耗非常少，以吸收的微弱輻射能量也能夠正常工作。由于無源傳感器體積小、性能穩(wěn)定，特別適合于需要非接觸傳輸能量和測量傳感器信號的醫(yī)療和工業(yè)環(huán)境中，比如高溫壓力傳感器、高溫化學傳感器、濕度傳感器、在手術中以非接觸方式連續(xù)和準確的測量青光眼患者的眼壓等。要實現(xiàn)無線無源測量信號，就必須有一個可以進行準確測量的測試系統(tǒng)。目前被廣泛應用的測量無源壓力傳感器信號的測試系統(tǒng)，多為由信號源、天線、測試電路和無源傳感器構成。其中信號源對無源傳感器的信號發(fā)射和測試電路從無源傳感器接收檢測信號所使用的是同一個天線，該天線既是信號發(fā)射天線又是測試電線，既向傳感器輻射能量，同時也用于接收傳感器的檢測信號。在實際測量中這種方法存在一定的弊端，信號發(fā)射天線與測試天線為同一個線圈，將會造成信號源對檢測信號的干擾。當測量距離比較遠時，對于本來就比較微弱的檢測信號來說，發(fā)射端信號源產生的干擾會更加明顯。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中的上述缺陷，本發(fā)明為了提高現(xiàn)有無線無源傳感器信號測試系統(tǒng)的測量準確度，解決其測試距離短以及測試信號受信號源干擾比較嚴重的問題，提出了一種新型的非接觸無源傳感器信號測試系統(tǒng)。本發(fā)明的測試系統(tǒng)將發(fā)射天線和測試天線分開，可以避免發(fā)射端信號源對測試信號的干擾，同時增加了測試距離。本發(fā)明所述的非接觸無源傳感器信號測試系統(tǒng)，包括信號源、測試電路及無源傳感器，其特征在于，具有獨立的發(fā)射天線和測試天線，所述信號源通過發(fā)射天線向所述無源傳感器發(fā)射信號，所述測試電路通過測試天線接收所述無源傳感器的檢測信號。優(yōu)選地，所述發(fā)射天線和測試天線及無源傳感器天線均為平面螺旋電感線圈，并且所述測試系統(tǒng)通過天線位置調節(jié)裝置調節(jié)所述發(fā)射天線、測試天線以及無源傳感器天線之間的位置和角度，以便減少發(fā)射天線和測試天線的干擾，改善發(fā)射天線、測試天線與無源傳感器天線之間的傳輸，達到最好的測試效果。進一步優(yōu)選地，所述天線位置調節(jié)裝置包括底座和滑動槽，以及分別與所述發(fā)射天線、測試天線以及無源傳感器天線相對應的天線位置移動塊以及天線角度旋轉支柱。優(yōu)選地，所述無源傳感器為壓力傳感器。進一步優(yōu)選地，所述無源傳感器具有LC 諧振電路，通過所述發(fā)射天線發(fā)射的能量維持LC諧振電路工作并將壓力轉換為諧振頻率， 并且通過傳感器天線將諧振頻率的檢測信號發(fā)送至測試天線。所述測試電路將諧振頻率的檢測信號轉換為壓力信號。進一步優(yōu)選地，所述測試電路是阻抗分析儀，用于根據阻抗測出無源傳感器的諧振頻率并推出壓力信號值；或者，測試測試天線端信號的示波器或信號檢測電路，分析檢測信號的頻率獲得壓力信號值。優(yōu)選地，所述信號源是掃頻信號源，通過所述發(fā)射天線發(fā)射一定頻率范圍內的掃頻信號。進一步優(yōu)選地，所述掃頻信號由信號發(fā)生器產生或者由單片機控制電路輸出變化的頻率信號。進一步優(yōu)選地，所述掃頻信號的頻率范圍根據無源傳感器的諧振頻率和頻率變化范圍決定。本發(fā)明解決了現(xiàn)有無源壓力傳感器在高溫、潮濕等環(huán)境下無法遠距離準確測試到傳感器信號的問題，將發(fā)射天線與測試天線分開，可以避免發(fā)射天線端的信號對測試端信號產生干擾，同時可以在一定距離范圍內檢測到傳感器信號。


圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的非接觸無源傳感器信號測試系統(tǒng)原理結構示意圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的測試流程示意圖；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的非接觸無源傳感器信號測試系統(tǒng)機械結構示意圖。
具體實施例方式為詳細說明本發(fā)明的技術內容、構造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結合具體實施方式
并配合附圖詳予說明。本發(fā)明所述系統(tǒng)的原理結構如圖1所示，包括信號源10、測試電路20及無源傳感器30。作為舉例，無源傳感器30在本實施例中采用LC諧振式壓力傳感器，該傳感器通過傳感器天線301接收信號源10的信號，吸收其電磁輻射能量，使傳感器開始工作。吸收的能量一部分用于傳感器的LC諧振電路自身工作，一部分用于把傳感器感應到的檢測信號以諧振頻率的形式發(fā)送出去。當LC諧振式壓力傳感器受到外界壓力作用時，傳感器的電容空腔受壓發(fā)生形變，引起電容值的改變，從而引起傳感器的諧振頻率變化，因此根據該傳感器發(fā)射的檢測信號所帶有的諧振頻率就能夠計算出其受到的壓力大小。由于傳感器是無源的，對于在高溫、潮濕等環(huán)境都是適用的，由于傳感器能夠發(fā)射無線信號，其與信號源10和測試電路20之間可以有一定的距離，因此信號源10和測試電路20及其天線就不用放置于高溫、潮濕環(huán)境下，可以避免這些環(huán)境給儀器及測試電路產生的干擾。信號源10是掃頻信號源，由掃頻信號源給發(fā)射天線101提供一個一定頻率范圍的掃頻信號，通過該信號向無源傳感器30輻射能量。由無源壓力傳感器本身的諧振頻率及由其所受壓力引起的頻率變化范圍大小，決定掃頻信號源發(fā)出的信號的頻率范圍。所述掃頻信號源的掃頻信號可以由信號發(fā)生器直接產生，給發(fā)射天線101 —個變化的頻率信號，也可以通過單片機控制電路輸出變化的頻率信號。測試電路20根據壓力和諧振頻率之間的傳輸函數(shù)，把無源傳感器30諧振頻率的檢測信號轉換為壓力信號。所述測試電路20可以采用阻抗分析儀，當傳感器的諧振電路達到諧振時，阻抗達到最小，可以測出對應點的諧振頻率，從而推出所測壓力信號的值。所述測試電路20也可以直接用示波器測試測試天線201端的信號，也可以用信號檢測電路將所采集的測試天線201上的信號進行處理，分析處理得出頻率信號，從而得出要測的相關信號值。圖2描述了本發(fā)明實施例的測試流程，包括步驟Si，信號源10給發(fā)射天線101發(fā)射掃頻信號；步驟S2，傳感器天線301通過電磁輻射接收能量用于傳感器工作及向測試天線201發(fā)射信號；步驟S3，當傳感器感應到變化，本身的LC諧振電路的諧振頻率發(fā)生變化， 通過傳感器天線301把檢測信號發(fā)給測試天線201 ；步驟S4,所述測試天線201通過測試電路20測試收到信號，并進行處理。本發(fā)明消除信號源對檢測信號干擾的方法是信號源10和測試電路20分別采用彼此獨立的天線，即發(fā)射天線101和測試天線201。并且使傳感器天線301、發(fā)射天線101以及測試天線201之間有一定的距離，天線之間成一定的角度，從而有利于天線之間的信號傳輸。如圖3所示，所述傳感器天線301、發(fā)射天線101以及測試天線201采用平面螺旋電感線圈。所述非接觸無源傳感器信號測試系統(tǒng)還具有天線位置調節(jié)裝置40，用于調節(jié)所述發(fā)射天線101、測試天線201以及無源傳感器301天線之間的位置和角度。所述天線位置調節(jié)裝置40包括底座401、底座401上設置滑動槽402。發(fā)射天線101與掃頻信號源10連接， 并置于天線角度旋轉支柱403A上；天線角度旋轉支柱403A固定于天線位置移動塊404A 上，天線位置移動塊404A可沿滑動槽402滑動。相類似地，具有與測試電路20和測試天線 201相對應的天線角度旋轉支柱40 和天線位置移動塊404B上；以及與無源傳感器30和無源傳感器天線相對應的天線角度旋轉支柱403C和天線位置移動塊404C。沿滑動槽402 移動天線位置移動塊404A-C，可以改變天線之間的水平距離，同時通過天線角度旋轉支柱 403A-C,改變天線之間的角度位置，以達到最好的測試效果。滑動槽402中心的填充塊405 可以取出，便于安裝固定天線的滑動塊； 實際運用中，我們把無源傳感器30置于需要測量壓力的環(huán)境中，把信號源10以及測試電路20的測試臺置于測試環(huán)境附近。本發(fā)明解決了現(xiàn)有無源壓力傳感器在高溫、潮濕等環(huán)境下無法遠距離準確測試到傳感器信號的問題，將發(fā)射天線與測試天線分開，可以避免發(fā)射天線端的信號對測試端信號產生干擾，同時可以在一定距離范圍內檢測到傳感器信號。 以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，例如對城市供水設施、燃氣設施、交通設施的巡檢裝備和系統(tǒng)等，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種非接觸無源傳感器信號測試系統(tǒng)，包括信號源、測試電路及無源傳感器，其特征在于，具有獨立的發(fā)射天線和測試天線，所述信號源通過發(fā)射天線向所述無源傳感器發(fā)射信號，所述測試電路通過測試天線接收所述無源傳感器的檢測信號。
2.根據權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射天線和測試天線以及無源傳感器天線均為平面螺旋電感線圈，并且所述測試系統(tǒng)通過天線位置調節(jié)裝置調節(jié)所述發(fā)射天線、測試天線以及無源傳感器天線之間的位置和角度。
3.根據權利要求2所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述天線位置調節(jié)裝置包括底座和滑動槽，以及分別與所述發(fā)射天線、測試天線以及無源傳感器天線相對應的天線位置移動塊以及天線角度旋轉支柱。
4.根據權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述無源傳感器為壓力傳感器。
5.根據權利要求4所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述無源傳感器具有LC諧振電路，通過所述發(fā)射天線發(fā)射的能量維持LC諧振電路工作并將壓力轉換為諧振頻率，并且通過傳感器天線將諧振頻率的檢測信號發(fā)送至測試天線。
6.根據權利要求5所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試電路將諧振頻率的檢測信號轉換為壓力信號。
7.根據權利要求6所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試電路是阻抗分析儀，用于根據阻抗測出無源傳感器的諧振頻率并推出壓力信號值；或者，測試測試天線端信號的示波器或信號檢測電路，分析檢測信號的頻率獲得壓力信號值。
8.根據權利要求1所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述信號源是掃頻信號源，通過所述發(fā)射天線發(fā)射一定頻率范圍內的掃頻信號。
9.根據權利要求8所述的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述掃頻信號由信號發(fā)生器產生或者由單片機控制電路輸出變化的頻率信號。
10.根據權利要求8所述的巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述掃頻信號的頻率范圍根據無源傳感器的諧振頻率和頻率變化范圍決定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可工作于各種惡劣環(huán)境下的非接觸無源傳感器信號測試系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有無源壓力傳感器在高溫、潮濕等環(huán)境下無法遠距離準確測試到傳感器信號的問題。該系統(tǒng)包括信號源、測試電路及無源傳感器，并具有獨立的發(fā)射天線和測試天線，所述信號源通過發(fā)射天線向所述無源傳感器發(fā)射信號，所述測試電路通過測試天線接收所述無源傳感器的檢測信號。該測試系統(tǒng)將信號發(fā)射天線與測試天線分開，可以避免發(fā)射天線端的信號對測試端信號產生干擾，同時可以在一定距離范圍內檢測到傳感器信號。
文檔編號G01L1/00GK102507047SQ201110294480
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者劉俊, 張文棟, 楊芳, 梁庭, 洪應平, 熊繼軍 申請人:中北大學