無源無線溫濕壓傳感器電路系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、傳感器技術(shù)如今已經(jīng)滲透到我們生產(chǎn)生活中的方方面面，包括汽車、電腦、智能手機(jī)、氣象探測、國防安全等。隨著傳感器的應(yīng)用日益廣泛，傳統(tǒng)的有源有線傳感器的缺陷日益突出，人們對傳感器的性能也提出了許多新的要求，如小型化、集成化、數(shù)字化、智能化、低功耗無源化等。傳統(tǒng)的有源有線傳感器體積大，數(shù)據(jù)傳輸為有線的方式，在測量惡劣環(huán)境、植入生物體、測量密封環(huán)境時存在諸多不便甚至無法測量。無源無線傳感器具有體積小、不使用電源、無線遙測的優(yōu)點，在測量密閉環(huán)境等方

2、面具有得天獨厚的優(yōu)勢。
　　無源無線傳感器主要分為兩大類:第一類是LC諧振型無源無線傳感器;第二類是基于背散射調(diào)制的無源無線傳感器。LC諧振型傳感器系統(tǒng)所使用的傳感器一般是電容式傳感器或者電感式，利用傳感器的參數(shù)變化，改變諧振頻率，利用外部設(shè)備測量其諧振頻率。這種無源無線傳感器的缺點在于需要笨重的外部設(shè)備或者復(fù)雜的測量電路、難以實現(xiàn)雙信道數(shù)據(jù)傳輸或者多參數(shù)測量?；诒成⑸湔{(diào)制的無源無線傳感器系統(tǒng)克服了LC諧振型傳感器的這些缺點，這

3、種無源無線傳感器系統(tǒng)是將傳感器技術(shù)和射頻識別技術(shù)結(jié)合。其數(shù)據(jù)和能量的無線傳輸?shù)脑砼c射頻識別技術(shù)一樣，與射頻識別技術(shù)不同的是數(shù)據(jù)的來源。本論文主要設(shè)計了一種基于背散射調(diào)制的無源無線多參數(shù)傳感器系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)做了大量的優(yōu)化。系統(tǒng)主要針對密閉噴涂間設(shè)計的，用于測量噴涂間內(nèi)的溫度、濕度和氣壓。本論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下:
　　首先介紹了傳統(tǒng)傳感器技術(shù)局限性和傳感器技術(shù)的發(fā)展方向，隨后介紹了無源無線傳感器的應(yīng)用前景。對無源無線傳感器

4、的種類做了介紹，并介紹了無源無線傳感器系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。然后對基于背散射調(diào)制的無源無線傳感器系統(tǒng)所涉及的技術(shù)和理論進(jìn)行了分析。接著就提出了一種適合測量密封環(huán)境的無源無線多參數(shù)傳感器系統(tǒng)，傳感器主要用于測量密封環(huán)境的溫度、濕度和氣壓。系統(tǒng)主要包括主系統(tǒng)和次系統(tǒng)兩個部分，主次系統(tǒng)之間通過電感耦合實現(xiàn)能量和數(shù)據(jù)的無線傳輸。主系統(tǒng)通過載波為次系統(tǒng)提供能量，次系統(tǒng)利用傳感器采集環(huán)境參數(shù)，利用接口電路將傳感器采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字頻率信號，再利用時分復(fù)

5、用電路實現(xiàn)系統(tǒng)多參數(shù)測量。次系統(tǒng)通過負(fù)載調(diào)制將傳感器采集的數(shù)據(jù)傳到主系統(tǒng)。本文對系統(tǒng)各個部分的電路結(jié)構(gòu)和功能都做了詳細(xì)的說明，并利用仿真軟件驗證電路的可行性。隨后從功率放大器、傳感器接口電路等方面對電路進(jìn)行了優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的各項性能。在設(shè)計優(yōu)化之后，對電路的調(diào)試和系統(tǒng)的測試做了詳細(xì)的說明，主要包括電路的參數(shù)如何調(diào)試，傳感器的測試和標(biāo)定，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)無線傳輸距離測試，系統(tǒng)精度和分辨率的測試，系統(tǒng)在實際應(yīng)用環(huán)境密閉噴涂間的測試。使用背散射調(diào)