关键词:SAW
二、SAW传感器的基本工作原理
外界物理量的变化将引起SAW器件输出信号幅度和频率(相位)的变化。
1、SAW幅度影响
SAW在压电基片上传播,将有几种类型的与外界的相互作用,这些作用都将造成SAW能量的改变,它们包括:a、对SAW能量吸收千万的直接能量损耗;b、由于SAW传播偏离接收换能器而造成的间接能量损耗。在这两种情况下,SAW接收换能器所接收的SAW能量(相对应于SAW信号幅度)都要减小,其输出的RF信号电压幅度相应减小。
2、SAW速度(频率)干扰
是涂覆单位面积质量,h或ρ的微小变化也将引起振荡器振荡频率的变化。由单位质量负载变化引起的频率变化幅度与工作频率f成平方关系,k1,k2是与材料有关的常量。
3、SAW传感器的两种信号检测方式
SAW传感器的两种信号检测方式:频率检测方式和相位检测方式如图2所示
三、SAW传感器在无源标识器中的应用
3、SAW无源标识器(IDT)及其应用。
SAW无源识别器还在汽车制造、物流、高压输电设备安全监控、道路自动收费(ETC)、门禁控制/电子门票、动物身份标识与跟踪、图书销售与管理、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、生产制造和装配、食品生产与销售等等方面获得应用。可以说,SAW无源识别器将在现代信息网络中占据一席之地,将成为SAW技术应用的又一高潮。
<1>在RFID系统上的应用
DRFID,即射频无线标签,是取代目前商品流通领域内广泛使用的条型码的唯一技术,其应用范围之广,影响之巨大,无容多言,而目前各厂家开发的半导体型无线无源电子标签,其作用距离一般在1m以内,这极大地限制了RFID技术优势的充分发挥;除此之外,工作于915MHz以下的RFIDIC在有金属物体、液体、高温、强电磁干扰环境中时,其信息读取存在困难。因此,开发新一代远距离、无源、抗干扰RFID是非常需要,而在这两个方面,SAW技术实现的RFID恰恰具有无可比拟的技术优势,其原理如图3所示;可以预计,采用SAW技术实现的RFID将具有巨大的市场前景,具SAW行业专家估计,无源SAWRFID是SAW技术继在彩电、移动通信两次应用高峰后的又一高峰,其市场容量将远大于前两次应用。
<2>在智能轮胎上的应用
轮胎是飞机、汽车、各类战车等交通工具的关键部件。轮胎爆裂是交通事故的主要因素。西方主要汽车生产国已强令实施汽车轮胎的实时监测,实行所谓的智能轮胎;智能轮胎,实际上就是对运行中轮胎的温度、压力以及地面摩擦系数实施实时监测,这就需要相应的温度、压力、湿度、扭矩等传感器,鉴于轮胎的恶劣工作环境,置于轮胎中的传感器必需体积微小、工作稳定、工作时间长、无源抗电磁干扰,而这诸多苛刻条件的要求正集中映射了SAW无源无线RFID的技术在智能轮胎中上应用的独特优势,其原理如图4所示
<3>在大型电机设备中的应用
大型火力、水力、核力发电设备的发电机组的长期、稳定、安全运行,离不开现场对系统的温度、压力、剪切力等参数的实时监测,而这些设备又处于高温、高湿、强电磁干扰等恶劣工作环境,实时读取、传输这些参数信息的技术目前首选SAW技术,特别是SAW无源识别器可集信息获取与传输于一体,且可工作于极高温(>1000℃)、强电磁干扰等环境,图5所示。因而SAW无源识别器将成为该类重大工程大型设备系统安全运行的关键监测设备。
<4>SAW敏感技术在火车自动调度、安全运行监控系统中的应用
SAW无源识别器构成的RFID--OFWID系统SOFIS已用于MunichS-Bahn火车自动调度系统中作无源电子标签,图6所示。