基于Welch 算法的SAW 传感器测量系统*

2021-03-23谭秋林

电子器件 2021年1期

甘宇，谭秋林*，韩磊，王鑫

(1.中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051；2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)

传感器技术，作为高新技术之一，发展迅猛[1]。传统的有线传感器成本高、易老化、安全性较低，导致传感器的安装和长期使用中出现重大问题。有源传感器无法满足在一些极端温度、高速旋转、密闭空间等恶劣环境的测量需求[2]。所以基于SAW 技术的无线无源传感器受到广泛关注，在过去的30 年中取得了丰硕的研究成果[3]。

声表面波无线无源传感器因其具有高Q 值、小体积、低成本及远距离传输特性[4-5]，对于测量参数的获取具有重要意义。测量传感器的谐振频率的方法很多，文献[6]提出一种基于检测群时延的方法，利用相位在谐振峰的偏移提取传感器信息，这种方法测频范围广，但测量过程需要使用网络分析仪，灵活性不高。文献[7]采用的等精度测量法通过AGC电路对传感器信号限幅，利用施密特触发器将波形整形为方波后送入FPGA 测量。此种方法精度较高，不过测频范围有限。

本文设计了一种无线无源SAW 温度传感器测量系统，通过分析询问天线的回波信息[8]与环境温度参数建立的对应关系，运用Welch 算法对噪声信号进行处理[9]，解算环境的温度参数，测量精度高，测频范围广。通过温升实验，验证测量系统可行性，利用最小二乘法[10]拟合温度曲线。