无源无线声表面波温度传感器及应用方案设计

无源无线声表面波温度传感器及应用方案设计

随着物联网概念的提出、智能电网的建设和发展，传感器和传感技术的研究也越来越受到人们的重视。声表面波技术是声学和电子学相互交融的一门新兴的边缘学科。

基于声表面波原理的声表面波传感器，由于具有无源无线、抗干扰能力强、微型化等特点，使其在高温高压、易燃易爆、强电强磁、高速运动等特殊场合的应用，有着无可比拟的优势。叉指换能器是声表面波器件的核心部件，对声表面波无源无线温度传感器的研究工作主要集中于对叉指换能器性能的改善，即如何提高换能器的Q值增加储能能力、抑制频率响应的旁瓣提高传感器的可靠性等；作为影响传感器性能的重要因素之一，基片材料的选择直接关系到声表面波传感器的灵敏度、测量精度、稳定性等各项性能。

针对以上情况，本论文做了以下一些相关的工作：（1）研究分析了声表面波技术和声表面波温度传感器的发展历史与现状、传感原理和在各领域应用的可能性等。（2）理论研究了声表面波温度传感器的核心部件—叉指换能器的几何结构对其工作性能的影响，仿真分析了各种加权函数对提高叉指换能器Q值和抑制频率响应旁瓣的作用。

（3）在分析了压电材料的特性参数对声表面波的传播特性的影响的基础上，选取了一种Y切的石英晶体作为本论文中声表面波温度传感器的基片材料。（4）在理论研究和仿真分析的基础上，设计并制作了基于Hamming函数对叉指换能器的指长进行变迹加权的声表面波温度传感器，利用网络分析仪、温度循环试验箱等仪器测试了传感器的相关性能。

（5）搭建无源无线测温硬件和软件环境，测试了所设计的声表面波温度传

感器的工作性能，根据测试结果提出了传感器及其系统在电力系统温度状态检测中应用的可能。（6）无源无线温度传感器应用方案设计。

结合智能电网温度状态在线监测的需要，以高压开关柜为例，给出了传感器的应用方案设计。