一種應(yīng)用在聲表面波無線無源測(cè)溫系統(tǒng)中的新型掃頻算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線、無源測(cè)溫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及對(duì)聲表面波傳感器的掃頻，具體為一種應(yīng)用在聲表面波無線無源測(cè)溫系統(tǒng)中的新型掃頻算法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，經(jīng)常需要測(cè)量溫度，監(jiān)控儀器的工作環(huán)境，確保電力設(shè)施的安全。對(duì)于聲表面波無線無源測(cè)溫系統(tǒng)，為了獲得聲表面波溫度傳感器(以下簡(jiǎn)稱傳感器)的中心頻率，發(fā)送相應(yīng)頻率的激勵(lì)信號(hào)使傳感器起振，現(xiàn)有的技術(shù)都是在傳感器的整個(gè)頻帶范圍內(nèi)進(jìn)行掃頻(即盲掃頻)，這種方法的缺點(diǎn)是比較浪費(fèi)時(shí)間也增加了處理器的運(yùn)算量。而溫度不可能出現(xiàn)很大范圍的突變，因此每一次都掃描傳感器的整個(gè)頻帶是很浪費(fèi)時(shí)間的，導(dǎo)致測(cè)溫儀器反應(yīng)慢，不能及時(shí)的測(cè)出溫度數(shù)值。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有對(duì)聲表面波溫度傳感器的中心頻率掃頻方式耗時(shí)長(zhǎng)的缺陷，本發(fā)明提供一種更加快捷高效的掃頻算法。
[0005]—種應(yīng)用在聲表面波無線無源測(cè)溫系統(tǒng)中的新型掃頻算法，第一次掃頻時(shí)，對(duì)傳感器起振頻率[fl，f2]范圍內(nèi)進(jìn)行全掃頻，獲得傳感器的當(dāng)前起振頻率fa，以后掃頻時(shí)，以傳感器當(dāng)前起振頻率fa為基準(zhǔn)頻率，WAf為變化量，遞減和遞增頻率兩方向進(jìn)行相對(duì)位置掃頻，包括以下步驟:
步驟1，傳感器的測(cè)量溫度范圍對(duì)應(yīng)頻率為[fl，f2]，以[fl，f2]的中間值fc作為起始頻率，發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，對(duì)傳感器進(jìn)行第一次掃頻，延遲時(shí)間t之后測(cè)出傳感器返回信號(hào)的頻率，記為fx;如果fx的大小不在[fl，f2]這個(gè)區(qū)間內(nèi)，那么就以fc再重新發(fā)送q次激勵(lì)信號(hào)，如果這q次中，測(cè)得fx都不在[fl，f2]范圍內(nèi)，那么就說明傳感器并沒有起振，也就是發(fā)送的激勵(lì)信號(hào)頻率fc偏離傳感器的中心頻率較遠(yuǎn)；
步驟2，將當(dāng)前激勵(lì)信號(hào)頻率保存為fa，以一個(gè)Af為步進(jìn)不斷的增減激勵(lì)信號(hào)頻率fc并進(jìn)行掃頻測(cè)試，直到fx在[fl，f2]內(nèi):即將fc減去一個(gè)諧振頻差A(yù) f，新的激勵(lì)信號(hào)頻率化=fa-n*Af(n為激勵(lì)信號(hào)改變次數(shù))，發(fā)送激勵(lì)信號(hào)q次之后，如果測(cè)得fx在區(qū)間[Π，f2]內(nèi)，掃頻結(jié)束；如果fx不在區(qū)間[f 1，f2]內(nèi)，再次改變激勵(lì)信號(hào)頻率，將fc加上一個(gè)諧振頻差A(yù) f，新的激勵(lì)信號(hào)頻率fc = fa+n* Δ f (η為激勵(lì)信號(hào)改變次數(shù))，發(fā)送激勵(lì)信號(hào)q次之后，如果測(cè)得fx在區(qū)間[fl，f2]內(nèi)，掃頻結(jié)束；如果測(cè)得fx不在區(qū)間[fl，f2]內(nèi)，傳感器依然沒有起振，重復(fù)上述步驟2 ;
步驟3，判斷激勵(lì)信號(hào)的頻率和傳感器返回信號(hào)的頻率之差，如果|fc-fx| < P，則更新誤差范圍以內(nèi)P = |fc-fx|，由于P的初始值非常大，因此在第一次執(zhí)行時(shí)此句肯定成立，這樣每一次測(cè)量P都會(huì)變小，直到小于σχ便不再更新P，上述過程一共重復(fù)執(zhí)行P次，之后會(huì)得到一個(gè)預(yù)選頻率fp，然后以這個(gè)預(yù)選頻率重復(fù)發(fā)射激勵(lì)信號(hào)十次，分別測(cè)出傳感器返回的信號(hào)頻率，將測(cè)得的每個(gè)頻率進(jìn)行排序，取出其中的最大值、次大值、最小值、次小值后，對(duì)剩下的六個(gè)頻率值取平均，得到最終的中心頻率fP。
[0006]所述的Af為傳感器0.rc?1°C范圍且包含1°C的諧振頻率差。通常取rc的諧振頻率差值。
[0007]本掃頻方法為相對(duì)位置掃頻算法，和盲掃頻算法相比，本方法只有在第一次掃頻時(shí)，由于預(yù)先不知道傳感器的先前溫度，需要進(jìn)行一次盲掃頻。一旦完成第一次掃頻之后，由于傳感器的溫度變化不會(huì)很劇烈，因此下一次掃頻時(shí)，掃頻起始頻率肯定就在上一次傳感器諧振頻率附近，采用相對(duì)位置掃頻算法，所以會(huì)大大的減少掃頻的時(shí)間，減少硬件的運(yùn)算量。而且本發(fā)明的掃頻算法(相對(duì)位置掃頻算法)采用了誤差保護(hù)、均值算法等，保證了測(cè)量的精度。應(yīng)用在基于聲表面波技術(shù)的無線無源測(cè)溫裝置中，以相對(duì)位置掃頻算法，而不是對(duì)整個(gè)頻帶范圍進(jìn)行掃頻，可以大大的縮短掃頻的時(shí)間、降低系統(tǒng)的功耗和提高系統(tǒng)的性能。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的算法流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0010]實(shí)施例:一種無線無源的聲表面波溫度傳感器，查詢器發(fā)送一定頻率的激勵(lì)信號(hào)，一旦該激勵(lì)信號(hào)滿足傳感器的起振條件，傳感器便返回已經(jīng)攜帶了溫度信息的無線信號(hào)，然后根據(jù)傳感器的溫度一一頻率特性，反推出傳感器的溫度。
[0011]為了能夠確定正確的激勵(lì)信號(hào)的頻率，需要對(duì)傳感器進(jìn)行掃頻測(cè)試，本發(fā)明采用相對(duì)位置掃頻算法。只在第一次掃頻時(shí)，由于預(yù)先不知道傳感器的先前溫度，需要進(jìn)行一次盲掃頻，即在傳感器的整個(gè)頻帶范圍內(nèi)進(jìn)行掃頻。一旦完成一次掃頻之后，由于傳感器的溫度變化不會(huì)很劇烈，因此下一次掃頻時(shí)，掃頻起始頻率肯定就在上一次傳感器諧振頻率附近，使用相對(duì)掃頻法也就是以上次的諧振頻率為掃頻中心頻率，然后進(jìn)行增減頻率掃頻，此法可以有效的降低掃頻的時(shí)間。
[0012]如圖1所示，其方法具體步驟為:
步驟I，傳感器的測(cè)量溫度范圍為-25°C?125°C，對(duì)應(yīng)頻率范圍為[f I，f2]，以[f I，f2]的中間值50°C時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率fc作為起始頻率，發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，對(duì)傳感器進(jìn)行第一次掃頻，延遲時(shí)間t之后測(cè)出傳感器返回信號(hào)的頻率，記為fx ;如果fx的大小不在[fl，f2]這個(gè)區(qū)間內(nèi)，那么就以fc再重新發(fā)送q次激勵(lì)信號(hào)，如果這q次中，測(cè)得fx都不在[fl，f2]范圍內(nèi)，那么就說明傳感器并沒有起振，也就是發(fā)送的激勵(lì)信號(hào)頻率fc偏離傳感器的中心頻率較遠(yuǎn)；
步驟2，將當(dāng)前激勵(lì)信號(hào)頻率保存為fa，以傳感器1°C的諧振頻率差A(yù)f為步進(jìn)，不斷的減小和增大激勵(lì)信號(hào)頻率fc并進(jìn)行掃頻測(cè)試，直到fx在[fl，f2]內(nèi):即將fc減去傳感器1°C的諧振頻率差A(yù)f，新的激勵(lì)信號(hào)頻率fc = fa_n*Af(n為激勵(lì)信號(hào)改變次數(shù))，發(fā)送激勵(lì)信號(hào)q次之后，如果測(cè)得fx在區(qū)間[fl，f2]內(nèi)，掃頻結(jié)束；如果fx不在區(qū)間[fl，f2]內(nèi)，再次改變激勵(lì)信號(hào)頻率，將fC加上一個(gè)諧振頻差A(yù) f，新的激勵(lì)信號(hào)頻率fc = fa+n* △ f (η為激勵(lì)信號(hào)改變次數(shù))，發(fā)送激勵(lì)信號(hào)q次之后，如果測(cè)得fx在區(qū)間[fl，f2]內(nèi)，掃頻結(jié)束；如果測(cè)得fx不在區(qū)間[fl，f2]內(nèi)，傳感器依然沒有起振，重復(fù)上述步驟2;
步驟3，判斷激勵(lì)信號(hào)的頻率和傳感器返回信號(hào)的頻率之差，如果|fc-fx| < P，則更新誤差范圍以內(nèi)P = |fc-fx|，由于P的初始值非常大，因此在第一次執(zhí)行時(shí)此句肯定成立，這樣每一次測(cè)量P都會(huì)變小，直到小于σχ便不再更新P，上述過程一共重復(fù)執(zhí)行P次，之后會(huì)得到一個(gè)預(yù)選頻率fp，然后以這個(gè)預(yù)選頻率重復(fù)發(fā)射激勵(lì)信號(hào)十次，分別測(cè)出傳感器返回的信號(hào)頻率，將測(cè)得的每個(gè)頻率進(jìn)行排序，取出其中的最大值、次大值、最小值、次小值后，對(duì)剩下的六個(gè)頻率值取平均，得到最終的中心頻率fP。
[0013]傳統(tǒng)的掃頻方法都是在傳感器的整個(gè)頻帶范圍內(nèi)進(jìn)行盲掃頻，這種方法的缺點(diǎn)是比較浪費(fèi)時(shí)間也增加了 DSP處理器的運(yùn)算量。由于溫度的變化是緩慢連續(xù)的，因此傳感器的溫度不會(huì)出現(xiàn)巨大的波動(dòng)，使用本發(fā)明的相對(duì)位置掃頻算法，也就是以上次的諧振頻率為掃頻中心頻率，然后進(jìn)行左右掃頻，此法可以有效的降低掃頻的時(shí)間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用在聲表面波無線無源測(cè)溫系統(tǒng)中的新型掃頻算法，其特征在于，第一次掃頻時(shí)，對(duì)傳感器起振頻率[fl，f2]范圍內(nèi)進(jìn)行全掃頻，獲得傳感器的當(dāng)前起振頻率fa，以后掃頻時(shí)，以傳感器當(dāng)前起振頻率fa為基準(zhǔn)頻率，WAf為變化量，遞減和遞增頻率兩方向進(jìn)行相對(duì)位置掃頻，具體步驟為: 步驟1，傳感器的測(cè)量溫度范圍對(duì)應(yīng)頻率為[fl，f2]，以[fl，f2]的中間值fc作為起始頻率，發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，對(duì)傳感器進(jìn)行第一次掃頻，延遲時(shí)間t之后測(cè)出傳感器返回信號(hào)的頻率，記為fx;如果fx的大小不在[fl，f2]這個(gè)區(qū)間內(nèi)，那么就以fc再重新發(fā)送q次激勵(lì)信號(hào)，如果這q次中，測(cè)得fx都不在[fl，f2]范圍內(nèi)，那么就說明傳感器并沒有起振，也就是發(fā)送的激勵(lì)信號(hào)頻率fc偏離傳感器的中心頻率較遠(yuǎn)； 步驟2，將當(dāng)前激勵(lì)信號(hào)頻率保存為fa，將fc減去一個(gè)諧振頻差△ f，新的激勵(lì)信號(hào)頻率化=fa-n*Af(n為激勵(lì)信號(hào)改變次數(shù))，發(fā)送激勵(lì)信號(hào)q次之后，如果測(cè)得fx在區(qū)間[Π，f2]內(nèi)，掃頻結(jié)束；如果fx不在區(qū)間[f 1，f2]內(nèi)，再次改變激勵(lì)信號(hào)頻率，將fc加上一個(gè)諧振頻差A(yù) f，新的激勵(lì)信號(hào)頻率fc = fa+n* Δ f (η為激勵(lì)信號(hào)改變次數(shù))，發(fā)送激勵(lì)信號(hào)q次之后，如果測(cè)得fx在區(qū)間[fl，f2]內(nèi)，掃頻結(jié)束；如果測(cè)得fx不在區(qū)間[fl，f2]內(nèi)，傳感器依然沒有起振，重復(fù)上述步驟2 ; 步驟3，判斷激勵(lì)信號(hào)的頻率和傳感器返回信號(hào)的頻率之差，如果|fc-fx| < P，則更新誤差范圍以內(nèi)P = |fc-fx|，由于P的初始值非常大，因此在第一次執(zhí)行時(shí)此句肯定成立，這樣每一次測(cè)量P都會(huì)變小，直到小于σχ便不再更新P，上述過程一共重復(fù)執(zhí)行P次，之后會(huì)得到一個(gè)預(yù)選頻率fp，然后以這個(gè)預(yù)選頻率重復(fù)發(fā)射激勵(lì)信號(hào)十次，分別測(cè)出傳感器返回的信號(hào)頻率，將測(cè)得的每個(gè)頻率進(jìn)行排序，去除其中的最大值、次大值、最小值、次小值后，對(duì)剩下的六個(gè)頻率值取平均，得到最終的中心頻率fP。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用在聲表面波無線無源測(cè)溫系統(tǒng)中的新型掃頻算法，其特征在于所述的Af為傳感器0.1°C?1°C范圍且包含1°C的諧振頻率差。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用在聲表面波無線無源測(cè)溫系統(tǒng)中的新型掃頻算法，其特征在于所述的σ X值為IKHZ。
【專利摘要】本發(fā)明涉及對(duì)聲表面波傳感器的掃頻，具體為一種應(yīng)用在聲表面波無線無源測(cè)溫系統(tǒng)中的新型掃頻算法。第一次掃頻時(shí)，對(duì)傳感器起振頻率[f1，f2]范圍內(nèi)進(jìn)行全掃頻，獲得傳感器的當(dāng)前起振頻率fa，以后掃頻時(shí)，以傳感器當(dāng)前起振頻率fa為基準(zhǔn)頻率，以Δf為變化量，遞減和遞增頻率兩方向進(jìn)行相對(duì)位置掃頻，以相對(duì)位置掃頻算法，而不是對(duì)整個(gè)頻帶范圍進(jìn)行掃頻，可以大大的縮短掃頻的時(shí)間、降低系統(tǒng)的功耗和提高系統(tǒng)的性能。
【IPC分類】G01K11/26
【公開號(hào)】CN105092080
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510105132
【發(fā)明人】漆晶, 陳洋, 王小平, 李云
【申請(qǐng)人】重慶感知沃德科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年3月3日