可定量檢測的天線傳感器的設計與應用研究.pdf

1、天線傳感器因具有制作簡單，體型微小等優(yōu)點而被廣泛研究應用于諸如生物傳感器，氣體傳感器，應變傳感器等實例中。但目前關于天線傳感器的研究還存在以下問題：
　　1、為獲得精準詳細的檢測數據，通常采用諸如網絡分析儀等專業(yè)設備進行天線傳感器的檢測，這種檢測方式操作復雜、技術要求高，只適于學術研究；
　　2、使用諸如RFID閱讀器、智能手機等輕便設備進行檢測雖然操作簡單、方便迅速，但大多只能給出定性的檢測結果，在無線傳感網中的應用有局限

2、性。本論文在使用輕便設備進行檢測的工作基礎上，研究可定量檢測的天線傳感器的設計與應用。具體研究內容如下：
　　一、本論文首先設計了基于藍牙技術的主動式天線傳感器。在前人工作的基礎上，初步分析了藍牙信號的傳播模型，并提出使用全向性天線的方法解決因空間角度的不確定性而無法簡化模型的問題，進一步優(yōu)化了傳播模型，實現了定量檢測待測參數的目標。最終得到的定量檢測模型為：Pr(ψ,d)=f(ψ)-10nlg(x)。本論文據此制作了濕度傳感器和

3、應變傳感器兩種傳感器，并在實際演示實驗中驗證了定量檢測模型的可靠性。濕度傳感器使用鉛筆印跡作為敏感材料，定標測試實驗中得到的檢測函數為：RSSI--38.54ψ-14.50lg(d)-30.42，誤差為±3.59dBm。從實際的測試結果來看，實驗誤差要小于理論誤差，同時在動態(tài)的環(huán)境濕度下，也能快速的檢測濕度的變化，有力的證明了定量檢測函數的可靠性；應變傳感器使用S-RGO油墨作為敏感材料，其定標測試實驗中得到的檢測函數為：RSSI=-1

4、3.35ψ-14.50lg(d)-27.20，誤差為±2.93 dBm。應變傳感器設計了四組演示實驗，演示實驗的檢測結果正確反應出了手指彎曲，人體呼吸等動作引起的應力變化情況，并與檢測模型完全相符。
　　二、針對被動式傳感器，本論文設計了雙RFID天線傳感器。兩個天線一個作為參考標簽，一個用于感知檢測。本論文詳細分析了雙天線反饋信號強度的變化情況，并據此建立了反饋信號強度差值與待測參數關系的函數模型。雙天線的檢測位置相近是工作的前

5、提，通過這種方式可以減小因天線位置差異造成的信號強度差別，最終實現RFID傳感器的定量檢測。該檢測模型為：△P=g(ψ)。在檢測方案的實際應用研究中，本論文設計了基于雙 RFID天線結構的濕度傳感器。濕度傳感器的檢測函數是：△RSSI=―5.94ψ-2.22，誤差為±0.40 dBm。從演示實驗測試結果來看，△RSSI均值的波動變化符合檢測模型的理論預期，能較好的檢測濕度變化。
　　總體而言，本論文分別從主動式傳感器和被動式傳感器