声表面波无线无源温度传感系统的优化设计

摘要

声表面波（SAW）无线无源温度传感器除了本身具有纯无源的特点之外，还具有使用寿命长、能抵御恶劣环境、安装使用方便以及成本低等显著特点，而且能在很宽的温度范围内工作，是进行无线测温的理想选择。
　　本文对声表面波无线无源温度传感系统的优化设计展开了研究，主要包括SAW温度传感器设计、阅读器硬件系统分析与设计以及频率估计与温度标定三大部分。
　　本文采用了频分多址技术以实现多传感器测量，并且对单端口SAW谐振器的结构进行了优化设计，此外还得出了谐振器的温度-频率特性关系，从而确定了具体参数以满足温度灵敏度的设计要求。
　　在阅读器无线测量工作原理的基础上，本文对硬件系统的测量不确定度进行了理论分析，再以此为指导，有针对性地对阅读器的射频模块和信号采集处理模块进行了方案设计，最后通过选用合适的集成收发器以实现阅读器的小型化。
　　频率估计算法方面，本文在对信号进行加窗处理后采用了三点插值DFT算法，并分析了其频率估计不确定度。最后设计了较为合适的温度标定与校准方案，并保证了传感系统的测温精度在1℃以内。

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上海交通大学硕士学位论文答辩决议书

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 无线无源传感器综述

1.3 SAW无线无源传感器国内外研究现状

1.4 SAW传感系统设计面临的挑战

1.5 论文主要研究内容

第二章 SAW温度传感器设计

2.1 谐振式SAW传感器工作原理

2.2 谐振式传感阵列的总体方案

2.3 单端口SAW谐振器结构

2.4 谐振器频率-温度特性

2.5 本章小结

第三章 阅读器硬件的测量不确定度分析与设计

3.1 阅读器无线测量的工作原理

3.2 系统测量不确定度分析

3.3 射频模块设计

3.4 信号采集处理模块设计

3.5 阅读器小型化设计

3.6 本章小结

第四章 频率估计算法与温度标定

4.1 频率估计算法

4.2 传感器的温度标定

4.3 传感器安装后的校准

4.4 本章小结

第五章 实验与分析

5.1 谐振器性能测试

5.2 传感器温度实验

5.3 上位机通信实验

5.4 现场安装测量

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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