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无源声表面波传感器的无线测试系统研究
资料介绍
传感器作为现代科技的前沿技术，目前已广泛应用于航空航天、工业制造和消费电子等领域。声表面波（SAW）传感器具有高Q值、低成本、无源无线等特点，因此适用于高温高压、高速旋转、密闭空间等十分恶劣的环境中，无线检测温度、应变、扭矩、压强等因素的变化情况。无线测试系统是无源SAW传感器在实际应用中的关键技术之一，并向着手持化、高速度、低功耗、远距离等方向发展。因此开展无源SAW传感器无线测试系统的研究具有十分重要的意义。
首先，本文测试分析了315 MHz和433 MHz SAW传感器的等效电路模型和正弦稳态响应。利用微波信号源、示波器、射频开关等仪器搭建了SAW传感器时域信号的测试系统，测试并分析了433 MHz SAW传感器信号的时域和频域特性，以及不同发射时间、发射频率和发射功率等条件下传感器的时域信号特点。根据传感器信号的特点，本文研究了SAW传感器新的测试方法，并利用LABVIEW虚拟仪器、微波信号源和Keithley2182纳伏表搭建相关实验平台对该测试方法进行了原理性验证，结果表明该测试方法能够准确地测量SAW传感器的谐振频率。
其次，本文结合SAW传感器的新测试方法设计了测试系统的总体方案，并详细阐述了系统中各个模块的硬/软件设计、制作、测试等过程。系统主要包括微控制单元、发射单元、接收单元、射频开关和天线。发射单元采用直接数字式频率合成器和倍频放大模块，在SAW传感器谐振频率附近实现小步进扫频功能。接收单元利用低噪声放大器、检波器和程控直流放大器，实现传感器信号的放大、检波等功能。微控制单元采用MSP430单片机，提供系统所需的控制信号，内部的ADC模块采集传感器的包络信号，LCD模块显示传感器的谐振频率等信息。为了方便电脑与MSP430单片机之间实时通信，利用MATLAB软件GUI设计了测试系统的图形化界面。
最后，利用基于MSP430单片机的无源SAW传感器测试系统，对433 MHz SAW传感器进行有线温度传感测试和无线距离测试，结果表明，该系统发射功率为5 dBm时，可在10 mm距离内实现无线测试，测量的样本标准差为6.963 kHz。通过对比基于矢量网络分析仪搭建的SAW传感器测试系统，结果表明，基于MSP430单片机的SAW传...
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