抗干扰saw传感器读写器及读取传感器谐振频率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抗干扰SAW传感器读写器及读取传感器谐振频率的方法。
【背景技术】
[0002]无线传感器技术在对移动物体的检测、以及在危险环境，如高温，高电磁辐射等场景中的测量应用中具有很大的应用前景。基于SAW的传感器是完全无源的(无电池)，在许多应用中具有高可靠性。SAW传感器使用一个谐振器，通过检测该谐振器的谐振频率来获得所感知的物理量变化信息，在一个空间中如果需要测量多个位置的物理量变化，就需要放置多个SAW传感器。要识别不同的传感器通常的做法是为每个传感器分配一段独立的频率范围，根据传感器回波所在的频率区间来识别不同的传感器。
[0003]基于SAW传感器原理的考虑，读写器在寻找谐振型SAW传感器的谐振频率时，一种普遍采用的方法是采用同样强度的频率进行频率扫描(如说明书附图1所示)时，读取SAW传感器的回波强度(如说明书附图2所示，该图显示的是无干扰情况下的回波强度，F4为谐振频率)，从而找到SAW传感器的谐振频率点，再通过频率换算得到对应的物理量的相对值，以温度传感器为例，所测到的谐振频率和物理量之间的关系如下如说明书附图3所示，通过传感器的谐振频率和物理量的线性关系，就可以换算出对应的物理量的测量值。
[0004]然而由于目前的大部分SAW传感器频率处于免申请公共频段(如433MHz频段，2.4GHz)，各种无线通信发射设备较多，导致读写器在寻找SAW传感器谐振频率时容易出现被干扰的情况。同时由于各个SAW传感器读写装置自身也是一个发射装置，从而使SAW传感器读写装置经常会受到外界不明干扰，从而影响系统的测量过程，导致系统无法工作。具体来说，在没有传感器的情况下，仅有环境噪声能够得到如说明书附图4所示的回波强度图。而外界有强干扰时，传统SAW传感器读写器收到的SAW传感器的返回频谱图则如图5所示，其强度轨迹如说明书附图6所示，测量功率的幅值会发生很大的变化；实际测到的频谱不规律，且有部分干扰信号的幅值超过了探头的返回信号的幅值。那么无干扰时和有干扰时的SAW传感器特征曲线的功率分布轨迹就如说明书附图7所示，此时按照直接求传感器谐振频率的测量方法，无法正确正确提取传感器的谐振信号，如果还是只按照强度来判断，则会出现错误。说明书附图8为SAW读写器测量的免申请频段干扰功率接收示意图，由该图可知，由于返回功率强度测量的过程中无法知道返回功率是传感器的返回信号，还是空间的干扰信号，所以，导致得到的功率强度最大的点，不一定是传感器的谐振点。
[0005]目前主要采取的避免干扰的方式都是采用时分复用的方法进行测量，即在某一个读写器工作时，保证其他的读写器都处于静默状态，系统通过轮询的方式去访问各个SAW传感器读写器，从而测到各个探头的温度。但是这种方法降低了传感器测量的实时性，将传感器每次测量时间拖长，对故障的在线监测能力下降。
[0006]此外，现有的SAW温度传感器读写装置是通过螺钉来安装的，这种安装方式需要在SAW温度传感器读写装置的壳体的两侧边缘设置安装边，安装边上设置螺钉孔，然后通过螺钉穿过螺钉孔使壳体得到固定，SAff温度传感器读写装置的现有结构使得其在安装时需要占用较大的安装空间，因此有必要对其进行改进。
【发明内容】
[0007]本发明的第一个目的是提供一种抗干扰SAW传感器读写器读取传感器谐振频率的方法。
[0008]实现本发明第一个目的的技术方案是一种抗干扰SAW传感器读写器读取传感器谐振频率的方法，SAff传感器读写器对SAW传感器发射射频信号，先后进行多次频率扫描，根据前一次频率扫描得到SAW传感器包络特性曲线，取最高点频率作为下一次频率扫描的中心，频率扫描的频率步进逐渐减小；最后得到SAW传感器谐振频率。
[0009]工作原理为:以在无源无线温度传感器为例，在其工作频率范围内，SAW传感器读写器射频发射电路发送多个频率的射频信号给无源无线温度传感器。根据射频接收电路接收的所述无源无线温度传感器反馈的多个射频信号，找出当SAW传感器反馈的射频信号功率最大的频率。SAW传感器读写器的射频发射电路先进行Λ Fl的较大的步进进行扫描，找到返回功率最大的频率发射点，然后在所求频率点附近进行宽度为2 Δ F1，步进为Λ F2的较小频率扫频，再在所求频率附近进行宽度为2 Λ F2，步进为Λ F3的更小频率扫频，每次扫描都按相同的方法找到SAW传感器的谐振最高点，最后得到精确的SAW传感器的谐振点。
[0010]具体包括以下步骤:
[0011]步骤一、SAff传感器读写器分别在无SAW传感器情况下和有SAW传感器情况下发射射频信号，对无传感器情况下的背景噪声以及SAW传感器进行频率步进为AFl的频率扫描;
[0012]步骤二、记录背景噪声的不同频率返回功率采样值分布图和SAW传感器的不同频率返回功率采样值分布图；
[0013]步骤三、进行功率分布图叠加，取功率分布图的包络特性曲线为SAW传感器特征曲线；
[0014]步骤四、取包络特性曲线最高点对应的频率为FA ；
[0015]步骤五、以FA频率为中心，以NAFl为总长进行频率步进为AF2的频率扫描，N彡2，N为整数，AF2 < AFl ;重复步骤二和步骤三；
[0016]步骤六、取包络特性曲线最高点对应的频率为FB ；
[0017]步骤七、反复重复步骤五；最终得到SAW传感器谐振频率。
[0018]最具效率的最佳方式是扫描三次，因此所述步骤五为:以FA频率为中心，以2 AFl为总长进行频率步进为AF2的频率扫描，AF2 < AFl ;所述步骤七为:以FB频率为中心，以2 AFl为总长进行频率步进为AF3的频率扫描，AF3 < AF2 ;重复步骤二和步骤三，取包络特性曲线最高点对应的频率为FC，FC为SAW传感器谐振频率。
[0019]所述步骤三中的功率分布图叠加的方法为，利用当前SAW传感器实际返回的功率值和背景噪声值相叠加得到，由于SAW传感器的存在，虽然外部强干扰的存在，但是多次采样返回值不会小于SAW传感器的返回值，可以通过多次采样得到SAW传感器的实际返回功率的轨迹图。
[0020]本发明的方法的抗干扰的核心可以由图8 (未加入SAW传感器的功率分布图)和图9(有SAW传感器后的叠加分布图)得出，SAW传感器的特征曲线为图9中的包络曲线。
[0021]本发明的第二个目的是提供一种抗干扰SAW传感器读写器。
[0022]实现本发明第二个目的的技术方案是一种抗干扰SAW传感器读写器，该SAW传感器读写器采用如前述的方法读取传感器谐振频率。
[0023]抗干扰SAW传感器读写器包括壳体、导轨和锁止机构；所述壳体的背面设有横向凹槽；所述导轨与壳体背面的横向凹槽滑动连接；所述锁止机构设置在壳体上，并锁定壳体的横向凹槽在导轨上的位置。
[0024]所述壳体上设有电源数据线孔、显示屏接口和仪表接口。
[0025]所述导轨的中部设有多个固定孔，导轨的两侧设有与锁止机构相配合的翻边。
[0026]所述锁止机构包括锁芯、锁舌、弹簧和凸筋；所述锁舌设置在横向凹槽内上端，锁舌的上端固定在锁芯上；所述壳体内设有锁腔，弹簧设置在锁腔内，并套在锁芯上；所述弹簧的两端通过锁芯上的凸台以及锁腔的内壁限位；所述锁芯的上部从壳体的上端面穿出。
[0027]采用了上述技术方案，本发明具有以下的积极的效果:(1)本发明的方法通过改变不同的Λ F达到粗扫、精扫，从而最后精确确定传感器的谐振频率的目的，能够有效对外界强干扰进行识别和滤除。
[0028](2)本发明的方法在强干扰的情况下通过多幅功率分布图叠加的方法来发现传感器的特征轨迹，通过对传感器接收功率分布图的包络进行分析，可以知道在强干扰条件下传感器的特征曲线，通过对特征曲线的分析，能够找到传感器的谐振点，从而获得传感器所对应的物理量。
[0029](3)本发明扫描次数越多，得到的谐振频率值越精确。
[0030](4)本发明通过在壳体的背面设有横向凹槽，并通过锁止机构锁定其在导轨上的位置，这种结构既简单，又减小了安装空间，安装拆卸也非常方便。
[0031 ] (5)本发明的壳体上设有电源数据线孔、显示屏接口和仪表接口，便于数据的输入与输出。
[0032](6)本发明的导轨的中部设有多个固定孔，导轨的两侧设有与锁止机构相配合的翻边，这种结构便于导轨的安装，以及壳体与导轨的装配。
[0033](7)本发明的锁止机构结构简单，便于安装和拆卸；安装时，只需要先将壳体的横向凹槽的下部套在导轨的下翻边上，然后往前一推，即安装完成；拆卸时，只需要向上拉动锁芯，壳体即可与导轨分离。
【附图说明】
[0034]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0035]图1为传统SAW传感器读写