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专利名称：一种声表面波无线温度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种集成电子标签的声表面波(surface acoustic wave :SAW) 温度传感器，特别是涉及一种采用控制电极宽度单相单向换能器与短路栅反射器结构的 SAW反射型延迟线的无线温度传感器。
背景技术：
SAW的传播速度存在着与温度的线性关联关系即Av = v。XTCDX (T_Tref)，其中 TCD为压电基片的一阶延迟温度系数(取决于压电基片材料的晶体结构以及切向)，Av为 速度变化，v。为SAW速度，Tref为参考温度。这样利用一些较高温度系数即高TCD值的压电 基片如LiNb03，LiTa03以及La3Ga5Si04可以实现对温度的检测。近年来，借助于无线识别技 术， 一种SAW反射型延迟线开始应用于SAW无线温度传感器应用。这种SAW反射型延迟线由 一个压电基片与沿声波传播方向设置的一个叉指换能器与若干个反射器构成(其反射器 数目取决于实际应用)，叉指换能器通过无线天线接收来自于无线读取单元(Reader unit) 发射的电磁波信号，并转换成沿压电基片表面传播的SAW，并被反射器所反射，反射的SAW 通过叉指换能器重新转换成电磁波信号，通过无线天线发送回无线读取单元，由于SAW速 度与温度的线性关联导致SAW反射型延迟线时域相位的线性响应，以此实现对温度的无线 检测。 作为例子，常规结构应用于无线温度传感器的一个SAW反射型延迟线l，包含一个 压电基片，和在压电基片上用半导体平面工艺制作的一个叉指换能器和沿声波传播方向设 置的三个反射器，如图1所示，其中9为压电基片，2为叉指换能器，3， 4和5为三个反射器， 反射器3与叉指换能器2以及反射器之间的距离根据时延要求予以确定。6，7与8分别为 从反射器3，4与5反射的第一、第二与第三反射回波信号。压电基片9通常采用具有高温 度系数的LiNb03， LiTa03等材料，利用其对温度的高灵敏性，声波速度随外围环境温度的变 化而呈现线性变化，从而引起SAW反射型延迟线反射系数Sn的时域时延/相位响应，以此 实现对温度的检测。 现有技术的基于这种SAW反射型延迟线的工作频率为2.4GHz的原型SAW无 线温度传感器检测范围在(室温 20(TC )，其灵敏度达到了 34°厂C，并获得了小于 0. 1K的温度检测分辨率。由于这种SAW温度传感器由单个器件构成，结构简单，采用如 文献1 :L. M. Reindl :Wireless measurement of temperature using surface acoustic wavesensors， IEEE Trans. UFFC， 51， 1457-1463 (2004).所描述的三个反射器结构以及相应 信号处理方法将可以有效的消除由于相位检测中超过360度出现的信号歧义，有可能获得 良好的温度灵敏度改善；另外采用相位作为传感器输出信号，具有较高的灵敏度分辨率，且 器件本身可以实现绝对无源，适宜于在高温条件下工作，因此这种SAW无线温度传感器具 有良好的应用前景，引起人们极大的兴趣。对于这种无线SAW温度传感器，SAW反射型延迟 线的设计直接决定了传感器的各项性能指标，特别是检测范围等，因为随着温度的升高，声 波传播衰减也相应增加，直接表现为SAW反射型延迟线的时域响应Sn的损耗随温度升高而升高(文献2 :R. S. Hauser， et al :A wirelessSAW-based temperature sensor for harsh environment, Proceeding of IEEE Sensors, Vol. 2pp :860-863， 2004)，这就需要一种低损 耗，高信噪比且具有均一陡直尖锐时域反射峰的SAW反射型号延迟线。但是目前应用于无 线温度传感器的SAW反射型延迟线由于器件结构设计存在较大的问题，例如 1.上述常规SAW反射型延迟线l所采用的叉指换能器2采用的是一种双向换 能器结构，导致声波双向传播，从而增加了声传播损耗(一般都在50 60dB);信噪比较 低，这就严重影响到了温度检测范围以及无线读取距离(与器件损耗呈反比关系，文献3 : C. E. Cook， M. Bernfeld :Radar signals, Norwood, MA， Artech House, 1993)，更直接景；口向 到了传感器的温度检测范围。另外，现有技术的反射型延迟线的未能实现陡直尖锐的反射 系数Su的时域反射峰，这就不利于时域时延信号的准确提�。�从而引起检测信号的较大偏 差。 2.上述应用于SAW无线温度传感器的常规SAW反射型延迟线1通常采用单指型或 者叉指换能器型作为延迟线的反射器。叉指型的反射器具有较大的反射系数，因此可以较 好的改善器件损耗与信噪比，但是由于叉指电极指间反射以及声电再生引起较大的时域噪 声。单指型的反射器可以降低器件时域噪声，但是较小的反射系数导致器件损耗较大，信噪 比低。 3.由于声波传播衰减，通常延迟线较长的传播路径导致源自各个反射器的反射峰 均一性差，离换能器越远，其损耗越大，信噪比越低，直接影响到时域时延信号的提取。 4.目前，传感器系统的一个重要发展趋势是功能的集成化，这样有利于实现对多 参量的实时检测，也有利于系统小型化与便携式的实现；而现有采用SAW反射型延迟线的 无线温度传感器功能单一 ；因此，它直接阻碍了 SAW无线温度传感器的一些性能改善与实 际应用。

发明内容本实用新型的目的在于解决上述的SAW无线温度传感器所存在的问题；为了实 现SAW反射型延迟线具有低损耗、高信噪比，低时域噪声与均一时域响应的特点，从而提供 一种采用41° YXLiNb(^压电基片，以铝为叉指电极，采用控制电极宽度单相单向换能器 (EWC/SPUDT)与短路栅反射器的用于温度检测的SAW反射型延迟线；11个短路栅反射器分 两路设置， 一路8个反射器用于8位电子标签，另外3个反射器则用于温度检测，实现一种 对多参量的实时检测的便携式集成电子标签的SAW无线温度传感器。 本实用新型的目的是这样实现的 本实用新型提供的一种声表面波无线温度传感器，如图2a所示，包括SAW反射型 延迟线11 ;所述的SAW反射型延迟线11由一压电基片9，和在所述的压电基片9上沿声波 传播方向，在上下两边涂覆出两条导电膜10，和设置一个换能器2与反射器组成；其特征在 于还包括表贴封装元件(surface mount device :SMD) 12、吸声胶、阻抗匹配网络13、无线 天线14和读取单元17)，以及在该压电基片9设置的反射器为11个； 所述的压电基片9为一块Y向旋转41。沿X方向传播的铌酸锂(LiNb03)基片，并 且选择在所述的压电基片9长边的一端，沿上表面上下两边涂覆两条导电膜10，并且在所 述的两条导电膜10中间涂覆第一吸声胶18，所述的EWC/SPUDT2沿导电膜10的边设置；还在所述的压电基片9长边的另一端涂覆第二吸声胶18'; 所述的表面贴装元件12用于将SAW反射型延迟线11的密封封装，形成对EWC/ SPUDT2， 11个反射器19 29以及压电基片9表面的保护，并完成SAW反射型延迟线11与 外围阻抗匹配网络13的电连接； 所述的换能器2为控制电极宽度单相单向换能器(EWC/SPUDT)，该控制电极宽度 单相单向换能器以铝做电极，具体结构如图3a所示；该控制电极宽度单相单向换能器由 至少2个以上叉指电极对31，和在2个叉指电极对31之间设置一电极宽度为1 A /4的反 射电极30，其中A :声波波长；所述的反射电极30与所述的叉指电极对31之间的距离为 3入/16，该叉指电极对31由两个1 A /8的电极组成；其中反射电极30的位置取决与基片与 反射电极30的材料，例如，用4r YX LiNb03压电基片和铝电极，反射电极30置于叉指电 极对31的左侧，即与单向辐射声波相反的方向以获得单向辐射的声波传播； 所述的控制电极宽度单相单向换能器的输入端N1，通过所述的无线天线14的信 号端N3，连接电路中的一个串联电感32和一个并联电感33 ;该无线天线14的接地端N4与 所述的换能器2的接地端N2电连接，以此实现SAW反射型延迟线11与无线天线14之间的 阻抗匹配； 通过所述的无线天线14接收来自于所述的读取单元17发射的电磁波信号15，通 过所述的控制电极宽度单相单向换能器2转换成SAW，并沿压电基片9表面传播并被11个 反射器部分反射回该控制电极宽度单相单向换能器，重新转换成电磁波信号16，并通过无 线天线14传回读取单元17，由于外围温度的变化也引起声波速度的变化，从而导致SAW反 射型延迟线11的时域相位响应，通过读取单元予以评价以实现对温度的实时检测。 在上述的技术方案中，所述的铌酸锂(LiNb03)基片的耦合系数为17. 2%，声传播 速度为4750m/s， 一阶延迟温度系数为85卯m广C 。 在上述的技术方案中，所述的反射电极30的位置取决于反射电极30的反射相位， 而它则与压电基片9与反射电极30的材料有关；短路金属栅条的反射系数由金属栅条对基 片表面的压电短路与力学负载效应引起的，在图3a所示的控制电极宽度单相单向换能器 结构中获得如图2b中11个反射器方向的声波单向辐射的条件是反射电极30置于叉指电 极对31的左侧，即与单向辐射的声波相反的方向。 在上述的技术方案中，EWC/SPUDT 2指对数为10_20，以获得较为陡直尖锐的时域 反射峰。 在上述的技术方案中，为降低反射器之间的多次反射与时域反射峰间噪声，ll个 反射器分为两路设置，第A个反射器19 第H个反射器26为置于一条路径，用于8为电子 标签；第I个反射器27 第K个反射器29设置于另一路径，用于温度检测；另外，为补偿声 波传播衰减的影响，11个反射器的电极数均按照一定规律设置，即离EWC/SPUDT2最近的第 A-C个反射器19 21具有最少的电极数(例如5个宽度为A /4的电极)，随着反射器离 EWC/SPUDT距离的增加，反射器电极数也相应增加，第D个反射器22 第F个反射器24具 有6个电极，第G个反射器25 第H个反射器26则具有7个电极，第I个反射器27 第 J个反射器28的电极数为8，离EWC/SPUDT最远的第K个反射器29具有最多的电极数(本 实用新型中采用9个电极)。 在上述的技术方案中，用于温度检测的第A个反射器27 第K个反射器29按照一定的规律进行设置，以获得更高的检测精度，并消除相位检测中超过360度出现的信号歧 义，即第K个反射器28与第J个反射器29之间的距离需要远大于第I个反射器27与第J 个反射器28之间的距离，但是随着声波传播距离的增加，声波传播损耗也相应增加。因此， 综合考虑，第J个反射器28与第K个反射器29之间的距离为第I个反射器27与第J个反 射器28之间距离的3倍。 在上述的技术方案中，所述的第A个反射器19与EWC/SPUDT2之间的距离为 3272. 4 ym，以此提供区隔环境噪声回波与传感器反射信号超过1. s的足够时延。 在上述的技术方案中，所述的控制电极宽度单相单向换能器与第A个反射器19的 距离为2727 ii m，第B个反射器20与第A个反射器19之间的距离为383 y m，第C个反射器 21与第B个反射器20之间的距离为386. 1 i！ m，第D个反射器22与第C个反射器21之间的 距离为388. 8 ii m，第E个反射器23与第D个反射器22之间的距离为391. 5 y m，第F个反 射器24与第D个反射器23之间的距离为394. 2 y m，第G个反射器25与第F个反射器24 之间的距离为396. 9 ii m，第H个反射器26与第G个反射器25之间的距离为399. 6 y m，第I 个反射器27与第H个反射器26之间的距离为437. 4 y m，第J个反射器28与第I个反射器 27之间的距离为442. 8 ii m，第K个反射器29与第J个反射器28之间的距离为1309. 5 y m。 本实用新型的优点在于 本实用新型的SAW温度传感器是集成式的，其基本结构是在压电基片之上制作一 个具有EWC/SPUDT结构的叉指换能器与11个短路栅结构的反射器，由EWC/SPUDT通过无线 天线接收来自于无线读取单元所发射的电磁波信号，并转换成声表面波，在压电基片表面 沿个反射器方向传播，并分别由所述的个反射器所反射，反射的声波通过EWC/SPUDT2重新 转换成电磁波信号，由无线天线传回无线读取单元，并通过信号处理方法，以评价时域响应 的相位变化来实现对温度的检测。 由于本实用新型的SAW反射型延迟线ll，设计了一种控制电极宽度单向单相换能 器的结构，它是利用分布的反射电极反射引起的前向与反向传播的声波相位叠加，有效提 升前向声波，而抑制甚至抵消反向声波的传播，这样就可以有效的改善器件损耗，提高反射 型延迟线的信噪比性能。 在SAW反射型延迟线11中设计了一种短路栅反射器的结构，由于该反射器具有较 高的反射系数与零声电再生反射，使得SAW反射型延迟线具有良好的信噪比，同时降低反 射峰间噪声。 本实用新型采用了具有高压电系数(17. 2% )与声传播速度(4750m/s)以及较高 的一阶延迟温度系数(85卯m广C)的41° YX LiNb032作为压电基片。并采用铝电极的EWC/ SPUDT与短路栅反射器结构，降低了器件损耗(在本实用新型中时域Sn信号中反射峰损耗 约40dB)，改善了传感器的信噪比；通过优化设计SAW反射型延迟线的反射器电极指数、反 射器声孔径，传播路径等，获得均一损耗与信噪比的时域反射器反射峰。通过优化的设计配 置反射器的位置，以此获得传感器的温度补偿与灵敏度改善。 本实用新型提供的11个采用短路栅结构的反射器分置于两路径，8个反射器为一 路径用于8位电子标签，另外3个反射器设置于另外一条路径，以实现对温度的检测。 本实用新型采用在压电基片9两端涂覆吸声胶18，主要用于消除声波的边缘反 射，以降低器件边缘反射引起的时域噪声。[0031] 本实用新型为获得较为陡直尖锐的时域反射峰，采用有限降低EWC/SPUDT 2的指 对数(10到20对)，相对于已有技术是一条较为有效的途径。
图1是常规SAW反射型延迟线结构示意图 图2a是本实用新型的集成式SAW无线温度传感器组成示意图 图2b是本实用新型的用于集成式无线温度传感器的SAW反射型延迟线 图3a是本实用新型SAW反射型延迟线所采用的(EWC/SPUDT)的结构示意图 图3b是本实用新型的SAW反射型延迟线所采用的短路栅反射器的结构示意图 图4是本实用新型的SAW反射型延迟线的结构设计图 图5是本实用新型方案中集成式SAW无线温度传感器与无线天线之间的阻抗匹配 网络 图6是本实用新型的SAW反射型延迟线的测试时域响应曲线图 图面说明如下 1.常规SAW反射型延迟线 4.第二反射器 7.第二回波信号 10.导电膜 [OO46] 12.表面贴装器件(SMD) 15.电磁波信号 18.第一吸声胶 21.第C个反射器 24.第F个反射器 27.第I个反射器 30.反射电极 33.并连电感具体实施方式为了使本实用新型的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，
以下结合附图和实 施例对本实用新型做进一步详细说明。 参考图2a，制作一集成式SAW温度传感器，包括-SAW反射型延迟线11、表面贴装 元件12，以及SAW反射型延迟线11与无线天线14之间的阻抗匹配网络13。 参考图2b，本实用新型实施例的SAW反射型延迟线11，由一压电基片9，和在该 压电基片9制作的换能器(本实施例的换能器采用的是控制电极宽度单相单向换能器，即 EWC/SPUDT)2与i^一个短路栅反射器组成。SAW反射型延迟线11用表面贴装元件12密封 封装以保护压电基片9以及EWC/SPUDT 2与i^一个短路栅反射器；本实施例的表面贴装元 件12采用本领域通用的具有10条管脚的封装元件。 本实施例的压电基片9采用沿Y向旋转41° ， X方向传播的铌酸理(LiNb03)基 片作为振动膜；其压电基片9的尺寸为(aXb， a:6mm， b : 18mm)，即长18mm，宽6mm，厚度 为350iim的4r YXLiNb03;该压电基片具有较高的声波速度(4750m/s)，压电耦合系数 (17. 2% )与一阶延迟温度系数(85卯m/。C )。并且选择在所述的压电基片9长边的一端，
2.换能器 3.第一反射器
5.第三反射器 6.第一回波信号
8.第三回波信号 9.压电基片 11. SAW反射型延迟线
13.阻抗匹配网络 14.无线天线 16.传感器信号 19.第A个反射器
22.第D个反射器
25.第G个反射器
28.第J个反射器 31.叉指电极对 18'.第二吸声胶
17.无线读取单元 20.第B个反射器 23.第E个反射器 26.第H个反射器 29.第K个反射器 32.串连电感沿上表面上下两边涂覆出两条导电膜IO，并且在所述的两条导电膜10中间涂覆第一吸声 胶18，所述的EWC/SPUDT2沿导电膜10的一个边设置；还在该压电基片9长边的另一端涂 覆第二吸声胶18'(采用本专业常规技术实施的)。主要用于消除声波的边缘反射，以降 低器件边缘反射引起的时域噪声。 参考图3a，本实施例的换能器2为以铝做电极的控制电极宽度单相单向换能器 (EWC/SPUDT)，其中叉指电极对31和反射电极30均由1500A铝膜制作；该单相单向换能器 由6个叉指电极对31，和在6个叉指电极对31之间设置的5个电极宽度为1 A /4的反射电 极30组成，当然叉指电极对31还可以是10-20之间的任何数；反射电极30与叉指电极对 31 (由两个1 A /8的电极组成)之间的距离为3 A /16。反射电极30的位置决定于压电基 片9以及反射电极30材料。在本实用新型实施例中采用41° YXLiNb03基片与1500A铝电 极材料，图3a所示的控制电极宽度单相单向换能器获得如图2a中三个反射器方向的声波 单向辐射的条件是反射电极30置于叉指电极对31的左侧，即与单向辐射的声波相反的方 向。 ll个反射器(第A个反射器19 第K个反射器29)均采用短路栅反射器结构(具 体结构如图3b所示)，由最小为2个获得3到10个1 A /4宽度的电极短路而成。为降低 反射器之间的多次反射器引起的声波衰减，11个反射器分置于两路径，第A个反射器19 第H个反射器26置于一条路径，用于8位电子标签，第I个反射器27 第K个反射器29 设置于另外一条路径，用于温度检测。由于外围温度变化基于声波速度与温度线性关联特 性而引起声波传播速度的线性变化，从而引起用于温度(T)检测的第I个反射器27 第K 个反射器29的时域反射峰时延发生变化，其温度相位灵敏度A①可以通过式A①=12/ 1!X2 Ji f。l乂v。XTCDX (T-Tref) = 12/1^2 ji f。X A t进行评估(文献5 :L. M. Reindl， et al， Wireless measurement of temperature using surface acoustic waves sensors, IEEE， Trans. UFFC，Vol. 51， No. 11， 2004， PP. 1457-1463)，其中，1!与12分别为第J个反射器 28与第K个反射器29以及第I个反射器27与第J反射器28之间的距离，f。为传感器工 作频率，v。为参考温度(通常为室温)条件下声波速度，TCD为基片材料的一阶温度系数， T^为参考温度(即室温)。iyii值越大越有可能获得更高的检测灵敏度，然而，考虑到声 波传播的传播衰减即传播距离越远将导致很大的传播损耗，因此声波传播距离需要控制在 一定范围之内以降低声传播损耗，在本实用新型方案中，综合考虑，l"li值约为3。 本实施例的集成式SAW温度传感器的基本结构是在压电基片9之上制作一个 EWC/SPUDT2与上述的11个短路栅结构的反射器，由EWC/SPUDT 2通过无线天线14接收来 自于无线读取单元17所发射的电磁波信号15，并转换成声表面波，在压电基片9表面沿11 个反射器方向传播，并分别由所述的11个反射器所反射，反射的声波通过EWC/SPUDT2重新 转换成电磁波信号16，由无线天线14传回无线读取单元17，并通过信号处理方法(这是本 技术领域技术人员可以胜任的)，以评价时域响应的相位变化来实现对温度的检测。 另外，由于声波的传播衰减影响，为保持均一的时域响应，SAW反射型延迟线11的 11个反射器的电极结构需要一定的优化设计，以补偿由于声传播衰减引起的时域损耗，离 EWC/SPUDT 2最近的第A个反射器19 第C个反射器21采用最少的电极数(本实用新型 实施例中为5个电极)，离EWC/SPUDT 2越远，反射器电极数越多(在本实用新型实施例中 第D-F个反射器22 24采用6个电极，第G个反射器25 第H个反射器26采用7个电极，第1个反射器22 第J个反射器28采用8个电极，离EWC/SPUDT 2最远的第K个反射 器29采用9个电极)。 在本实用新型实施例中，SAW反射型延迟线11与无线天线14之间的匹配网络13 连接关系，如图5所示，SAW反射型延迟线11的换能器2的输入端N1，与无线天线14的信 号端N3连接电路中串联一个电感32，和并联一个电感33 ;换能器2的接地端N2与无线天 线的接地端N4直接相连；通过该匹配网络13使得封装后的SAW反射型延迟线11与无线天 线14之间达到阻抗匹配状态，以此获得较低损耗，改善传感器的信噪比性能。 在本实施例中，为获得较为陡直尖锐的时域反射峰，EWC/SPUDT 2的指对数为15， 即包含如图3a所示的15个叉指电极对31，与分布于电极对之间的14个反射电极30。 在本实施例中，所述的SAW反射型延迟线11的第A个反射器19与EWC/SPUDT 2 之间的距离为3272. 4 ym，以此提供区隔环境噪声回波与传感器信号所需的至少1. s的 足够时延。 具体实施例制作的应用于无线温度传感器中，SAW反射型延迟线11的具体结构如 图4所示，图中相关结构参数如下 SAW反射型延迟线11的工作频率434MHz ;声波波长A :10. 9 ii m ; a =压电基片9的宽度6mm b =压电基片9的长度18mm A = EWC/SPUDT 2的长度15X A = 163. 5 ii m ; B = EWC/SPUDT 2的声孔径110X A = 1199iim ; C =第A个反射器19 第K个反射器29的汇流条宽度5X A = 54. 5 y m ; D =第A个反射器19 第K个反射器29的声孔径50 X A = 545 y m ;H1 =反射 器19的长度9X (1/4入)=24.5iim;H2 =:第B个反射器20的长度9X(l/")==24. 5 m ;H3 ==反射器21的长度
9X (1/4入)==24. 5 li m ;H4 ==第0个反射器22的长度11X (1/4入)=30 ii m ;H5 =反射器23的长度
11X (1,/4入)=30 ii m ;H6 =:第F个反射器24的长度11X (1/4入)=30 ii m ;H7 =反射器25的长度
13X (1,/4入)=35. m ;H8 =:第H个反射器26的长度13X(l/")==35. 4u m ;H9 ==反射器27的长度
15X (1,/4入)=40. 9 ii m ;H10 =二第J个反射器28的长度15X(l/")==40. 9iim ;HU :=反射器29的长度
17X (1,/4入)=46. 3 ii m ;=第A个反射器19与EWC/SPUDT 2间的距离3272. 4 y m12 ==第B个反射器20与反射器19间的距离383. 4iim ;13 ==第C个反射器21与反射器20间的距离386. 1 ii m ;14 ==第D个反射器22与反射器21间的距离388. 8iim ;15 ==第E个反射器23与反射器22间的距离391. 5iim ;16 ==第F个反射器24与反射器23间的距离394. 2 ii m ;17 ==第G个反射器25与反射器24间的距离396. 9iim ;[0086] 18 =第H个反射器26与反射器25间的距离399. 6 y m ; 19 =第I个反射器27与反射器26间的距离437. 4 y m ; 11Q =第J个反射器28与反射器27间的距离442. 8 y m ; lu =第K个反射器29与反射器28间的距离1309. 5 ii m ; 通过这一反射器设计，SAW反射型延迟线11将获得均一的反射器时域反射峰，且 具有一致的损耗与信噪比。图6示出了从HP8510网络分析仪中观察到的封装前434MHz SAW反射型延迟线11的典型时域反射系数Sll的响应曲线。ll个反射峰来自于SAW反射型 延迟线的11个反射器，具有较为均一的损耗与信噪比性能，相应时域Sn损耗大小为39 43dB ;第1到第8个反射峰来自于第A个反射器19 第H个反射器26，应用于8位电子标 签，第一个反射峰对应时延为1. 4 ii s。第9到第11个反射峰来自于第I个反射器27 J 个反射器29，应用于温度检测。第9个反射峰对应时延是2. 81 ii s，第10个反射峰对应时 延是3ii s，第11个反射峰11对应时延是3. 54ii s。第10与第11个反射峰间时延差是第9 个与第10个反射峰对应时延差大约3倍。从上述检测结果来看，实现了较低损耗，良好的 信噪比，较为尖锐反射峰以及较低的峰间噪声。
权利要求一种声表面波无线温度传感器，包括SAW反射型延迟线(11)；所述的SAW反射型延迟线(11)由一压电基片(9)，和在所述的压电基片(9)上沿声波传播方向，在上下两边涂覆出两条导电膜(10)，和设置一个换能器(2)与反射器组成；其特征在于还包括表贴封装元件(12)、吸声胶、阻抗匹配网络(13)、无线天线(14)和读取单元(17)，以及在该压电基片(9)设置的反射器为11个；所述的压电基片(9)为一块Y向旋转41°沿X方向传播的铌酸锂基片；并且选择在所述的压电基片(9)长边的一端，沿表面的上下两边涂覆出两条导电膜(10)，在所述的两条导电膜(10)中间设置第一吸声胶(18)，所述的换能器(2)沿导电膜(10)的末端设置；还在所述的压电基片(9)的另一端设置第二吸声胶(18′)；所述的换能器(2)为控制电极宽度单相单向换能器；该换能器(2)以铝做电极，和至少2个以上叉指电极对(31)，并在2个叉指电极对(31)之间设置一电极宽度为1λ/4的反射电极(30)组成，其中λ为声波波长；所述的反射电极(30)与所述的叉指电极对(31)之间的距离为3λ/16，所述的叉指电极对(31)由两个1λ/8的电极组成；所述的11个反射器为短路栅反射器，其中，所述的每一个短路栅反射器由至少2个1λ/4宽度的电极组成；所述的11个反射器分成两路设置，一路用于电子标签，由8个大小、间距相等的短路栅反射器一字排列组成；另外一条路径用于温度检测，由3个短路栅反射器组成，设置位置在沿用于电子标签的8个短路栅反射器中的最后一个反射器的下面一字排列组成；所述的控制电极宽度单相单向换能器(2)的输入端N1，通过所述的无线天线(14)的信号端N3，连接电路中的一个串联电感(32)和一个并联电感(33)；该无线天线(14)的接地端N4与所述的控制电极宽度单相单向换能器(2)的接地端N2电连接，以此实现SAW反射型延迟线(11)与无线天线(14)之间的阻抗匹配；所述的表面贴装元件(12)具有10个管脚，用于SAW无线温度传感器的密封封装，形成对SAW反射型号延迟线(11)的EWC/SPUDT(2)、11个反射器的电极以及压电基片(9)表面的保护，并完成SAW反射型延迟线(11)与匹配网络(13)的电连接；通过所述的无线天线(14)接收来自于所述的读取单元(17)发射的电磁波信号(15)，通过所述的控制电极宽度单相单向换能器(2)转换成SAW，并沿压电基片(9) 表面传播并被11个反射器部分反射回该控制电极宽度单相单向换能器(2)，重新转换成电磁波信号(16)，并通过无线天线(14)传回读取单元(17)，由于外围温度的变化也引起声波速度的变化，从而导致SAW反射型延迟线(11)的时域相位响应，通过读取单元(17)予以评价以实现对温度的实时检测。
2. 按权利要求1所述的声表面波无线温度传感器，其特征在于，所述的铌酸锂基片为 机电耦合系数为17. 2%，声传播速度为4750m/s，一阶延迟温度系数85卯m广C。
3. 按权利要求1所述的声表面波无线温度传感器，其特征在于，所述的EWC/SPUDT(2) 指对数为10-20。
4. 按权利要求1所述的声表面波无线温度传感器，其特征在于，所述的11个反射器的 电极数按照以下规则设置离控制电极宽度单相单向换能器(2)最近的3个反射器A-C具 有最少的电极数，随着距离的增加，其余反射器的电极数依次递增。第D-F反射器采用6个 电极，第G-H反射器采用7个电极，第I-J反射器采用8个电极，第K个反射器采用9个电极。
5. 按权利要求1所述的声表面波无线温度传感器，其特征在于，所述的控制电极宽度 单相单向换能器与第A个反射器(19)的距离为2727ym，第B个反射器(20)与第A个反 射器(19)之间的距离为383ym，第C个反射器(21)与第B个反射器(20)之间的距离为 386. lym，第D个反射器(22)与第C个反射器(21)之间的距离为388. 8 y m，第E个反射 器(23)与第D个反射器(22)之间的距离为391.5ym，第F个反射器(24)与第D个反射 器(23)之间的距离为394.2ym，第G个反射器(25)与第F个反射器(24)之间的距离为 396.9ym，第H个反射器(26)与第G个反射器(25)之间的距离为399. 6 y m，第I个反射 器(27)与第H个反射器(26)之间的距离为437.4ym，第J个反射器(28)与第I个反射 器(27)之间的距离为442.8ym，第K个反射器(29)与第J个反射器(28)之间的距离为 1309. 5践。
6. 按权利要求5所述的声表面波无线温度传感器，其特征在于，所述的第J个反射器 28与第K个反射器29之间的距离为第I个反射器27与第J个反射器28之间距离的3倍。
7. 按权利要求1所述的声表面波无线温度传感器，其特征在于，所述的第A个反射器 (19)与所述的控制电极宽度单相单向换能器之间的距离为3272. 4 ym。
8. 按权利要求l所述的声表面波无线温度传感器，其特征在于，所述的反射电极(30) 的位置取决于压电基片(9)与反射电极(30)的材料。
专利摘要本实用新型涉及一种声表面波无线温度传感器，包括在压电基片上制作一个具有EWC/SPUDT结构的叉指换能器与11个短路栅结构的反射器，由EWC/SPUDT通过无线天线接收来自于无线读取单元所发射的电磁波信号，并转换成声表面波，在压电基片表面沿个反射器方向传播，并分别由所述的个反射器所反射，反射的声波通过EWC/SPUDT2重新转换成电磁波信号，由无线天线传回无线读取单元，并通过信号处理方法，以评价时域响应的相位变化来实现对温度的检测。为降低反射器之间的多次反射，该SAW反射型延迟线的11个反射器分为两路，一路8个器件用于8位电子标签，另外1路3个反射器，用于温度检测；并通过调节反射器电极数来获得均一响应的时域S11反射峰。
文档编号G01K11/22GK201535702SQ20092010802
公开日2010年7月28日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者何世堂, 王文 申请人:中国科学院声学研究所