諧振型聲表面波無線傳感器信號的快速高精度檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種諧振型聲表面波無線傳感器信號的快速高精度檢測方法,其特征在于:結(jié)合功率檢波和快速傅里葉分析(FFT)兩種方法對傳感信號進(jìn)行分析;對接收信號采用限幅放大處理,以保證信號有合適的幅度,用于傅里葉分析。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域,尤其涉及諧振型聲表面波無線傳感器信號的檢測技術(shù)。 諧振型聲表面波無線傳感器信號的快速高精度檢測方法
【背景技術(shù)】
[0002] 諧振型聲表面波(SAW)傳感器可用于溫度、壓力、氣體、濕度等物理量的檢測。這 種傳感器可無線讀取而且完全無源,尤其適合惡劣環(huán)境應(yīng)用。對其信號的檢測采用一般都 采用脈沖式掃頻查詢的方式,也就是由讀取器在工作頻帶內(nèi)發(fā)出一系列掃頻信號,當(dāng)傳感 器的固有諧振頻率與掃頻頻率接近時(shí),就會(huì)產(chǎn)生諧振,發(fā)出響應(yīng)信號。獲取了響應(yīng)信號的頻 率也就獲取了被測物理量的值。
[0003] 通常一個(gè)諧振型聲表面波傳感器的工作帶寬在幾兆赫茲以上,需要掃描的頻點(diǎn)數(shù) 可達(dá)上百個(gè),每掃描一個(gè)頻點(diǎn)還要分析一次。因此對傳感信號的快速高精度檢測是難點(diǎn)之 一。在公開發(fā)表的論文中,一般采用對每個(gè)頻點(diǎn)的返回信號進(jìn)行功率檢測的方法。這種方 法速度較快但精度不高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明公開了一種諧振型聲表面波無線傳感器信號的檢測方法,具有速度快、精 度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的檢測方法的特征在于:結(jié)合功率檢波和快速傅里葉分析(FFT)兩種方法 對傳感信號進(jìn)行分析;對接收信號采用限幅放大處理,以保證信號有合適的幅度,用于傅里 葉分析。
[0006] 功率檢波可以快速檢測接收信號的功率大小,從而確定傳感器是否有響應(yīng),但只 能粗略確定諧振頻率。快速傅里葉分析(FFT)則是先將模擬信號數(shù)字化,然后通過傅里葉 變換得到信號包含的各種頻率分量和幅度。FFT的精度取決于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)、采樣率和 采樣時(shí)間。通過提高這些參量可以得到信號的細(xì)微頻率特征,其檢測精度與功率檢測相比 可提高一個(gè)數(shù)量級以上。由于FFT較復(fù)雜,費(fèi)時(shí)較長。但結(jié)合功率檢測和快速傅里葉分析, 就可以兼具高速度和高精度的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 限幅放大就是對信號進(jìn)行多級放大(一般增益在60dB以上),同時(shí)要限制信號的 最大輸出幅度。限幅放大器就具有這種功能。這種電路可以將輸入的弱信號放大到較高的 幅度,而當(dāng)輸入信號較大時(shí),會(huì)由于器件飽和而是輸出幅度受到限制。也就是不論輸入信號 強(qiáng)弱如何變化,其輸出幅度保持相對穩(wěn)定。這樣有利于后面的傅里葉分析。
[0008] 下文將結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 附圖是按照本發(fā)明方法的一種檢測電路功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 檢測電路的功能框圖如附圖所示,掃頻源按照50kHz的頻率間隔掃頻,每發(fā)射完 一個(gè)頻率后,收發(fā)選擇開關(guān)立即切換到接收端。接收端將接收信號放大后下變頻,變?yōu)槿菀?處理的中頻信號。中頻信號分成兩路處理,一路做功率檢波,產(chǎn)生一個(gè)與信號幅度成比例的 電壓,經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號進(jìn)入處理器。另一路進(jìn)入限幅放大器,放大成幅度穩(wěn)定的 信號,再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號進(jìn)入處理器。
[0011] 處理器通過對功率檢波數(shù)據(jù)的比較,可以確定使傳感器產(chǎn)生諧振的掃頻頻率。對 該頻點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)域信號進(jìn)行傅里葉分析,可以得到精確的諧振頻率。若采樣率為5MHz,則 1024點(diǎn)的FFT的頻率分辨率可達(dá)到5kHz,這比純粹功率檢測的精度提高了 10倍。
[0012] 附圖只是本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】。但無論具體形式如何變化,若聲表面波無 線傳感器的信號檢測電路使用了本發(fā)明的方法,都在專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 諧振型聲表面波無線傳感器信號的快速高精度檢測方法,其特征在于:結(jié)合功率檢 波和快速傅里葉分析(FFT)兩種方法對傳感信號進(jìn)行分析。
2. 諧振型聲表面波無線傳感器信號的快速高精度檢測方法,其特征在于:對接收信號 采用限幅放大處理,以保證信號有合適的幅度,用于傅里葉分析。
【文檔編號】G01D5/48GK104111087SQ201310139331
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月22日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:江蘇聲立傳感技術(shù)有限公司