声表面波无线无源温度监测系统

声表面波无源无线测温原理(一)声表面波无源无线测温原理什么是声表面波•声表面波是一种沿固体表面传播的声波。

•它是通过材料表面的弹性波来传递能量和信息。

无源无线测温技术•无源无线测温技术是一种无需电池或外部电源的温度测量方法。

•它利用材料自身的特性来实现温度测量。

声表面波无源无线测温原理1.声表面波传感器：–利用压电材料的特性将温度转化为电压信号。

–压电材料受温度变化影响，产生电荷分布改变。

–这种变化可通过表面电场和声表面波的相互作用被测量。

2.无线信号传输：–无线传感器通过接收器接收声表面波的信号。

–接收器将信号转化为电压，并通过解调器转化为数字信号。

3.温度计算：–数字信号被传输到计算机或其他设备进行温度计算。

–通过预先建立的温度-电压关系曲线，可以准确地计算出温度数值。

声表面波无源无线测温的优势•免电池：无需外部电源，节省维护成本和能源消耗。

•无线传输：信号无需物理线缆传输，减少安装和维护难度。

•高精度：利用压电材料的高灵敏度和稳定性，可以实现高精度的温度测量。

•高可靠性：无源无线传输和压电材料的稳定性，提高了系统的可靠性和持久性。

应用领域•工业：在高温环境下进行温度监测和控制，例如冶金、玻璃制造和钢铁工业。

•医疗：监测生物样品温度，如血液和药物储存温度。

•家电：测量电子设备的温度，实现故障诊断和温度控制。

•环境：用于土壤温度监测、气象数据采集等领域。

结论声表面波无源无线测温技术凭借其高精度、高可靠性和便捷的特点，在多个领域得到了广泛应用。

通过利用材料自身的特性和无线传输技术，该技术为温度测量提供了一种新的解决方案。

声表面波传感器的工作原理发布时间：2021-09-16T02:31:42.791Z 来源：《教育学》2021年6月总第253期作者：逄珂李英棣邓海峰吴一丁少娜[导读] 会改变声传播速度等特性，通过检测声速变化量，可以表征待测参量的大小。

91206部队山东青岛266100摘要：如今，传感器在我们生活中发挥着非常重要的作用，如移动设备采用环境光传感器来优化显示，同时利用加速度传感器实现高水平的交互性；汽车采用了接近传感器来避免事故。

声表面波传感器是一种利用声表面波芯片作为传感元件，以声表面波速度或频率的变化来表征被测量的传感器。

本文主要对声表面波传感器的工作原理及模式进行了阐述。

关键词：声表面波传感器原理声表面波传感器是一种对生物、物理、化学等物质量进行检测的新型传感器，它利用IDT和晶体的压电效应激发声表面波，使其以一定的声波速在输入输出换能器之间的压电基片表面传播，如果在声波传播路径上施加如压力、温度等被测参量时，会改变声传播速度等特性，通过检测声速变化量，可以表征待测参量的大小。

一、声表面波传感器的定义表面声波(Surface Acoustic Wave,SAW)首先由Rayleigh勋爵解释，他描述了压电材料中声波传播的表面模式。

后来，White和V oltmer通过使用叉指式换能器(IDT)发现了一种产生表面声波的简便方法，从此，SAW器件因其各种优点在许多领域发挥了重要作用。

声表面波传感器是一种对生物、物理、化学等物质量进行检测的新型传感器，其原理是由于物理量变化，声表面波振荡器频率也发生变化。

就现在传感器元件的发展，可以制作成研究气体、压力、温度等参数的传感器。

它通过监测声波在毫米大小的压电基板上的调制来工作，小尺寸的声表面波传感器允许它们对环境参数的变化做出快速反应。

此外，频率调制的使用使它们能够进行精确的测量，这在很大程度上不受信号衰减的影响。

二、声表面波传感器的结构类型SAW传感器的类型各种各样，按其供电方式可以分为有源传感器和无线无源传感器两种。

无源无线saw传感信号检测原理与实现
无源无线SAW传感信号检测原理以表面声波（SAW）传感器为基础，通过将其置于被测物体表面，利用物体表面的运动或变形引起SAW 传感器传回一定的信号，进而检测物体的状态和特性。

SAW传感器是一种无源无线设备，它没有电路和电池，也不需要
连接电缆。

它的工作原理是利用声波将能量从一个晶体的表面传输到
另一个晶体的表面。

当SAW传感器的电极受到声波的激励时，晶体的
表面会震动并产生电荷。

这个电荷被转换成无线信号并传回给接收器。

通过测量接收到的信号，可以大致了解物体表面的运动、压力、温度
等信息。

在实现上，无源无线SAW传感器需要对其进行布置和连接。

常见
的布置方式是将SAW传感器粘贴在被测物体的表面，通过无线信号将
数据传输到接收器。

连接不需要任何电缆，这是因为SAW传感器本身
没有电路和电池。

数据的处理和显示可以通过软件和计算机实现。

无源无线SAW传感器具有实现简单、使用方便、不需要电池、无
线传输距离远等优点，被广泛应用于物体状态监测、生产运行监测、
智能家居等领域。

产品名称：无线无源声表面波(SAW)传感器温度测量系统(用于电力系统)1.引言近年来，随着电网容量的不断增大，超高压与特高压电力系统的逐步建立，大容量、大区域互联和西电东送等复杂系统的形成，对电力系统的安全运行和供电可靠性都提出了更高的要求。

特别是随着超高压输电系统全国联网、紧凑型输电线路的建成、带有串补或静补的交流柔性超高压输电系统的采用，输电系统的短路电流将达到较高水平。

为保证电力系统的安全运行，可通过对系统内重要电力设备运行状态，特别是绝缘状态进行监测，检测各种关键状态量，对其进行分析诊断，发现设备的各种缺陷及其劣化发展，以求在可能出现故障或性能下降到影响正常工作之前，及时维修、更换，避免发生危及安全的事故。

其中，电力系统高压设备在长期运行过程中由于表面氧化腐蚀、紧固螺栓松动、触点和母线排连接处老化等问题，造成设备过热甚至出现严重事故的可能性进一步加剧。

为了及时发现或预知事故隐患避免故障造成严重后果，按电力行业的安全规范要求可行的办法就是实时在线监测电力系统一些关键设备或部位的温度，从而间接监测电力设备的工作状态。

目前在电力系统中急需在线监测温度的设备和部位包括：导电母排接头、电缆接头、电缆终端与电器设备的连接处、高中压开关柜触头、刀闸开关、干式变压器等设备。

尤其是一次设备的开断接触点，由于设备制造的原因、设备受环境污染的原因、设备长期运行、严重超载运行、触点氧化、电弧冲击等原因造成接触电阻增大，因此在运行时往往容易造成发热，温度不断上升，给设备安全运行埋下了隐患，如果不及时发现，容易导致起火或爆炸，造成大量的财产损失，这一现象在负荷增长较快的地区显得尤为普遍。

此外，在用电高峰期及部分线路故障等情况下如何在现有输电线路的基础上提高输送能力成为“智能电网”迫切需要解决的问题。

在不改变现有输电线路结构和确保电网安全运行的前提下，建立输电线路动态增容监测系统可有效、安全地增加线路短期输电容量，以满足突发事件下的供电需要，符合电力部门优质供电、优质服务的要求。

无线无源温度检测原理无线无源温度检测技术是近年来的新型传感器技术之一，它用无线信号传递温度信息，距离远、操作方便、时效性好，具有广阔的应用前景。

本文将按照不同的类别来介绍无线无源温度检测原理。

一、无线无源温度检测的基本原理传统的温度检测方法常常依赖于连接电池的传感器，当温度变化时，温度传感器会产生微弱的电信号，通过连接电缆传输到数据采集设备，最后将数据展示或处理。

而无线无源温度检测技术则省略了电缆的步骤，直接将数据通过无线信号传递给数据采集设备，达到了无线化、便捷化的特点。

二、使用不同工作原理的无线无源温度检测器1. 热敏电阻热敏电阻是一种常见的被动式NTC热敏电子元件，它的电阻和温度成负相关。

在无源式的无线温度检测器中，热敏电阻的电阻变化会通过无线电波的方式发射出去，从而实现检测。

2. 表面声波（SAW）表面声波探头是一种使用副栅漏波（SAB）结构技术的无源无线传感器，能够检测物体表面的温度。

SAW利用了电磁波的声波效应，使其在物体表面产生回声，通过测量回声波来检测表面温度信息。

3. 谐振器谐振器是一种利用芯片电路结构来实现无线无源温度检测的传感器，它的工作原理是将谐振器结构和热敏电阻组合在一起，通过测量热敏电阻的电阻值来检测温度信息。

三、无线无源温度检测器的特点1. 无耗材消耗与其他传统的温度检测方法不同，无线无源温度检测器具备无耗材消耗的优点，能够长时间稳定工作，减少了因为耗材使用而可能引发的问题。

2. 范围广泛无线无源温度检测器可以适用于不同的物质表面温度检测，具有极大的应用范围。

其应用场景包括了家居、交通运输、医疗卫生、环保工程等多种领域。

3. 高精度测量传感器模块内置智能算法，使得无线无源温度检测器具有高精度测量的特点，精度能够达到0.1℃。

总结：无线无源温度检测器是一种快速、便捷、高精度、无污染、无损耗的温度检测技术，在未来会有更加广泛的应用和应用景观。

声表面波无源无线测温原理(二)声表面波无源无线测温原理解析1. 什么是声表面波无源无线测温技术？声表面波无源无线测温技术是一种利用声表面波（SAW）作为传感器的原理，实现无源无线的温度测量。

这项技术具有无线传输、温度测量精度高、耐高温、抗干扰等特点，被广泛应用于工业领域的温度检测与监控。

2. 声表面波传感器的工作原理SAW传感器的结构•振荡器：产生高频声表面波信号•传感层：与测量对象接触，接收温度变化•调节层：调节声表面波的传播速度•接收器：接收经过传感层的声表面波信号SAW传感器的工作过程1.振荡器产生高频声表面波信号，并通过传感层触发。

2.传感层根据温度变化导致的物理性质变化，对声表面波的传播速度产生影响。

3.调节层根据传感层反馈的物理性质变化，调节声表面波的传播速度。

4.接收器接收经过传感层的声表面波信号，并将信号传输给接收设备。

3. 无源无线测温的原理与优势无源测温原理无源无线测温利用声表面波传感器的工作原理，无需外部电源供电，即可实现温度测量。

传感层的物理性质随温度变化而产生改变，影响声表面波的传播速度，进而在接收端产生对应的电压信号。

无线传输优势传统的温度测量方式通常需要使用传感器与读取设备之间的电线连接，限制了测温设备的灵活性和实用性。

而无源无线测温技术通过声表面波传感器将测量数据转化为无线信号，可直接传输给无线接收设备，实现了真正的无线测温。

高精度与抗干扰能力声表面波无源无线测温技术具有较高的温度测量精度，通常可达到°C。

同时，由于无线传输过程中的抗干扰设计，这种测温技术在电磁干扰、温度变化等环境下，仍能保持良好的工作状态。

4. 声表面波无源无线测温技术的应用领域工业温度测量与监控声表面波无源无线测温技术广泛应用于工业领域的温度测量与监控。

比如炉温监测、设备故障预警和防火等场景，均可以利用该技术实现精确、实时的温度检测，提升工作效率和安全性。

医疗与生物领域无源无线测温技术也可以应用于医疗和生物领域。

声表面波测温原理
声表面波是一种在固体材料表面传播的弹性波,其振幅沿深度呈指数衰减。

由于声表面波的传播主要集中在材料表面极薄层,因此非常敏感于表面状态的变化,这使得它成为一种有效的无损检测工具。

利用声表面波测温的原理是基于材料的声学性质与温度密切相关。

当温度发生变化时,材料密度和模量也会发生变化,从而导致声表面波的传播特性发生改变。

通过测量和分析声表面波的相位和速度变化,就可以反推出材料表面的温度。

具体来说,当温度升高时,材料的密度会降低,模量也会减小,导致声表面波的传播速度降低和波长增加。

相反,当温度降低时,材料密度和模量增加,声表面波的传播速度则会提高,波长变短。

因此,通过测量和分析声表面波的相移、延迟时间等参数,就可以精确地推算出表面温度的变化。

声表面波测温技术具有无损、无接触、高精度等优点,可广泛应用于精密加工、金属热处理、电子器件制造等领域中的温度监测和过程控制。

同时,这种技术也可用于结构健康监测,对结构材料表面的温度分布进行实时监控,及时发现温度异常或潜在缺陷。

声表面波传感器的原理及应用综述摘要：声表面波传感器能将信号集中于基片表面、工作频率高，具有极高的信息敏感精度，能迅速地将检测到的信息转换为电信号输出，具有实时信息检测的特性；另外，声表面波传感器还具有微型化、集成化、无源、低成本、低功耗、直接频率信号输出等优点。

国内目前已经形成了包括声表面波压力传感器、声表面波温度传感器、声表面波生物基因传感器、声表面波化学气相传感器以及智能传感器等多种类型。

关键词：声表面波；传感器；工作原理；应用1声表面波传感器的工作原理1.1声表面波声表面波是一种在固体浅表面进行传播的弹性波，具有多种模式，瑞利波是目前应用最广泛的一种声表面波。

不同类型的声表面波具有不同的特性，利用其制成的传感器可适用于不同场合探测。

1.2声表面波传感器的结构类型声表面波传感器的两种基本构型为延迟线型﹙delayline﹚和谐振型﹙resonator﹚。

延迟线型和谐振型声表面波传感器在结构上均由压电基片、叉指换能器和发射栅共同构成。

延迟线型声表面波传感器通过天线接收正弦激励信号，传递至叉指换能器﹙interdigital transducer，IDT﹚，正弦信号在压电基片激励出声表面波，实现声波和电信号的转换。

声表面波在压电基片上传播经过一段时间延迟到达反射栅，反射栅将部分声波反射回来，反射的声波又通过IDT转换为正弦激励信号，从而实现电声转换。

谐振型声表面波传感器将IDT置于2个全反射的反射栅间。

激励的声表面波的频率与谐振器频率相等时，声表面波在反射栅间形成驻波，反射栅反射的能量达到最大。

外部激励信号加载在输入IDT上，IDT将电信号转换为声表面波，声表面波沿压电晶体表面向两边传播，经两侧反射栅反射叠加由输出IDT输出，最终实现声/电转换。

1.3声表面波传感器的工作模式声表面波器件一般使用压电晶体﹙例如石英晶体等﹚作为媒介，然后通过外加一正电压产生声波，并通过衬底进行传播，然后转换成电信号输出。

声表面波测温原理
声表面波是一种特殊的声波模式,它沿着固体表面传播,能够在材料表面产生高频振动。

声表面波的传播速度与材料的温度密切相关,因此可以利用声表面波的特性来测量材料表面的温度。

声表面波测温的基本原理是:当声表面波在材料表面传播时,它的相速度会随着温度的变化而发生改变。

通过测量声表面波在已知距离上的传播时间,就可以计算出它的相速度,进而根据相速度与温度之间的关系,推算出材料表面的温度。

具体来说,声表面波测温过程包括以下几个步骤:
1. 在待测材料表面制造一个压电换能器,用于激发和接收声表面波。

2. 向换能器施加一个高频电脉冲信号,激发声表面波沿着材料表面传播。

3. 在已知距离处设置另一个换能器,接收经过该距离后的声表面波信号。

4. 测量激发信号和接收信号之间的时间延迟,计算出声表面波在该已知距离上的传播时间。

5. 根据已知的距离和测得的传播时间,计算出声表面波的相速度。

6. 利用材料中声表面波相速度与温度之间的经验或理论关系,由相速
度推算出材料表面的温度值。

声表面波测温技术具有无损、无接触、高精度等优点,可以广泛应用于金属、陶瓷、复合材料等各种固体材料的表面温度测量。

它在航空航天、能源、机械制造等领域有着重要的应用前景。