聲表面波諧振器型振動(dòng)傳感器以及振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聲表面波傳感器，具體地說(shuō)，是涉及一種聲表面波諧振器型振動(dòng) 傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲表面波（SAW)傳感器按芯片器件的功能可分為諧振器型和延遲線型。單端口聲 表面波諧振器即屬于聲表面波傳感器類型中的一種，包含一個(gè)中心叉指換能器（IDT)以及 對(duì)稱分布叉指換能器兩側(cè)的反射柵，中心叉指換能器和分布兩側(cè)的反射柵用于構(gòu)成一個(gè)聲 學(xué)諧振腔，叉指換能器用于進(jìn)行聲-電的相互轉(zhuǎn)換。
[0003] 聲表面波射頻識(shí)別（RFID,Radio Frequency Identification)技術(shù)是一種應(yīng)用非 接觸式標(biāo)簽的技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。聲表面波射頻識(shí) 別技術(shù)屬于延遲線型聲表面波傳感器。
[0004] 在現(xiàn)代物流中，一些貨物如陶瓷、玻璃制品、藥品等，往往對(duì)振動(dòng)較為敏感，當(dāng)振動(dòng) 過(guò)于劇烈時(shí)會(huì)導(dǎo)致貨物的損壞或失效。對(duì)這些貨物進(jìn)行運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)狀況需要實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)。尤其需要記錄在輸運(yùn)過(guò)程中是否發(fā)生了超過(guò)閩值的振動(dòng)。一旦振動(dòng)加速度超過(guò)了設(shè)定 的閩值，記錄相應(yīng)貨物發(fā)生超振動(dòng)的發(fā)生時(shí)刻，或者向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)以便采取補(bǔ) 救措施。
[0005] 專利公布號(hào)為CN102889923A的中國(guó)專利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種基于聲表面波射頻識(shí) 別技術(shù)的振動(dòng)傳感器及其應(yīng)用，其采用的是聲表面波射頻標(biāo)簽（RFID)延遲線結(jié)構(gòu)，進(jìn)行振 動(dòng)加速度的測(cè)量。參見(jiàn)圖1所示，所述的振動(dòng)傳感器包括聲表面波器件和閱讀器，聲表面 波器件包括第一天線301、壓電基片1、叉指換能器2、反射柵和彈性元件，所述的第一天線 301、叉指換能器2和反射柵均設(shè)置在壓電基片1上，所述的第一天線301與叉指換能器2 連接。彈性元件與測(cè)量反射柵連接并構(gòu)成常開(kāi)回路。當(dāng)所感應(yīng)的振動(dòng)加速度超過(guò)所設(shè)定閾 值，則測(cè)量反射柵與彈性元件及匹配網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成閉合回路。該專利采用聲表面波射頻標(biāo) 簽（RFID)延遲線結(jié)構(gòu)，反射柵位于叉指換能器的一側(cè)。該種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：1、通過(guò)將彈性 元件設(shè)置在反射柵上，一個(gè)反射柵只能監(jiān)測(cè)一個(gè)加速度值，當(dāng)需要監(jiān)測(cè)多個(gè)加速度值時(shí)，需 要設(shè)置多個(gè)反射柵，相應(yīng)的需要較大面積的壓電基片用于安裝反射柵，一方面提高了傳感 器的制造成本，另外一方面增加了傳感器的體積，不適合市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的小型化需求。2、聲表 面波延遲線結(jié)構(gòu)具有雙向能量損耗。聲表面波向叉指換能器兩側(cè)傳播能量時(shí)，由于聲表面 波RFID延遲線結(jié)構(gòu)一側(cè)沒(méi)有反射柵，一側(cè)的聲表面波能量被損耗掉，另一側(cè)聲表面波能量 隨著反射柵距離叉指換能器越來(lái)越遠(yuǎn)，能量也不能高效地反射回叉指換能器，這樣就帶來(lái) 插入損耗高的問(wèn)題，相應(yīng)的靈敏度和可靠性均會(huì)降低，其閱讀器無(wú)線詢問(wèn)距離也會(huì)相應(yīng)縮 短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有聲表面波傳感器占用體積大的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種聲表面 波諧振器型振動(dòng)傳感器。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)： 一種聲表面波諧振器型振動(dòng)傳感器，包括第一天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、反射柵、以及叉指換能 器，所述至少反射柵、以及叉指換能器設(shè)置在壓電基片上，所述匹配網(wǎng)絡(luò)包括由至少一個(gè)電 容和至少一個(gè)電感組成的最佳匹配網(wǎng)絡(luò)，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)還并聯(lián)有加速度檢測(cè)電路，所 述加速度檢測(cè)電路包括若干個(gè)相并聯(lián)的支路，在不同的加速度下并入所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)的 支路個(gè)數(shù)不同。
[0008] 進(jìn)一步的，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)由第一電容（Cl)和第一電感（LI)相串聯(lián)組成，所述 加速度檢測(cè)電路并聯(lián)在所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)組成的串聯(lián)支路的兩端。
[0009] 或者，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)由第一電容（Cl)和第一電感（LI)相串聯(lián)組成，所述加速 度檢測(cè)電路并聯(lián)在所述第一電容（Cl)的兩端。
[0010] 或者，所述最佳匹配網(wǎng)絡(luò)由第一電容（Cl)和第一電感（LI)相串聯(lián)組成，所述加速 度檢測(cè)電路并聯(lián)在所述第一電感（LI)的兩端。
[0011] 進(jìn)一步的，所述壓電基片以及在所述壓電基片上設(shè)置的反射柵和叉指換能器組成 的聲表面波諧振器并聯(lián)在所述第一電容（Cl)的兩端。
[0012] 或者，所述壓電基片以及在所述壓電基片上設(shè)置的反射柵和叉指換能器組成的聲 表面波諧振器并聯(lián)在所述第一電感（LI)的兩端。
[0013] 又進(jìn)一步的，所述加速度檢測(cè)電路的各支路上設(shè)置有彈性開(kāi)關(guān)元件。
[0014] 再進(jìn)一步的，所述彈性開(kāi)關(guān)元件為彈簧或者簧片，所述彈簧或者簧片的形變方向 上的加速度達(dá)到閾值時(shí)，所述彈簧或者簧片產(chǎn)生形變將其所在的支路導(dǎo)通。
[0015] 優(yōu)選的，所述的加速度檢測(cè)電路的各支路上串聯(lián)有若干個(gè)電容和/或電感。
[0016] 基于上述的一種聲表面波諧振器型振動(dòng)傳感器，本發(fā)明同時(shí)提供了一種聲表面波 諧振器型振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，包括閱讀器、信號(hào)處理模塊、以及振動(dòng)傳感器，所述閱讀器上設(shè)置 有第二天線，還包括如前面所述的聲表面波諧振器型振動(dòng)傳感器。
[0017] 進(jìn)一步的，還包括用于監(jiān)控振動(dòng)傳感器反饋信號(hào)的監(jiān)控平臺(tái)，所示監(jiān)控平臺(tái)接收 信號(hào)處理模塊發(fā)送的信息。
[0018] 又進(jìn)一步的，還包括與所示監(jiān)控平臺(tái)連接的報(bào)警裝置。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明的聲表面波諧振器型振動(dòng) 傳感器，通過(guò)在匹配網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置加速度檢測(cè)電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，無(wú)需增加壓 電基片的面積，有利于節(jié)省成本。
[0020] 結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更 加清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明所提出的聲表面波諧振器型振動(dòng)傳感器一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2中振動(dòng)傳感器的電路原理方框圖； 圖4是本發(fā)明所提出的聲表面波諧振器型振動(dòng)傳感器中彈性開(kāi)關(guān)元件的一種實(shí)施例 結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖3中匹配網(wǎng)絡(luò)的一種實(shí)施例電路原理圖； 圖6是圖5中匹配網(wǎng)絡(luò)電路的等效電路模型圖； 圖7是實(shí)施例三中諧振器等效電路模型圖； 圖8是本發(fā)明所提出的聲表面波諧振器型振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的一種實(shí)施例系統(tǒng)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024] 實(shí)施例一，參見(jiàn)圖2所7K，本實(shí)施例提供了一種聲表面波諧振器型振動(dòng)傳感器，包 括第一天線101、匹配網(wǎng)絡(luò)102、反射柵103、以及叉指換能器104