声表面波谐振器型振动传感器以及振动检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种声表面波传感器，具体地说，是涉及一种声表面波谐振器型振动 传感器。
【背景技术】
[0002] 声表面波（SAW)传感器按芯片器件的功能可分为谐振器型和延迟线型。单端口声 表面波谐振器即属于声表面波传感器类型中的一种，包含一个中心叉指换能器（IDT)以及 对称分布叉指换能器两侧的反射栅，中心叉指换能器和分布两侧的反射栅用于构成一个声 学谐振腔，叉指换能器用于进行声-电的相互转换。
[0003] 声表面波射频识别（RFID,Radio Frequency Identification)技术是一种应用非 接触式标签的技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。声表面波射频识 别技术属于延迟线型声表面波传感器。
[0004] 在现代物流中，一些货物如陶瓷、玻璃制品、药品等，往往对振动较为敏感，当振动 过于剧烈时会导致货物的损坏或失效。对这些货物进行运输过程中的振动状况需要实时监 测。尤其需要记录在输运过程中是否发生了超过闽值的振动。一旦振动加速度超过了设定 的闽值，记录相应货物发生超振动的发生时刻，或者向监控系统发出报警信号以便采取补 救措施。
[0005] 专利公布号为CN102889923A的中国专利申请，公开了一种基于声表面波射频识 别技术的振动传感器及其应用，其采用的是声表面波射频标签（RFID)延迟线结构，进行振 动加速度的测量。参见图1所示，所述的振动传感器包括声表面波器件和阅读器，声表面 波器件包括第一天线301、压电基片1、叉指换能器2、反射栅和弹性元件，所述的第一天线 301、叉指换能器2和反射栅均设置在压电基片1上，所述的第一天线301与叉指换能器2 连接。弹性元件与测量反射栅连接并构成常开回路。当所感应的振动加速度超过所设定阈 值，则测量反射栅与弹性元件及匹配网络共同构成闭合回路。该专利采用声表面波射频标 签（RFID)延迟线结构，反射栅位于叉指换能器的一侧。该种结构的缺点是：1、通过将弹性 元件设置在反射栅上，一个反射栅只能监测一个加速度值，当需要监测多个加速度值时，需 要设置多个反射栅，相应的需要较大面积的压电基片用于安装反射栅，一方面提高了传感 器的制造成本，另外一方面增加了传感器的体积，不适合市场对产品的小型化需求。2、声表 面波延迟线结构具有双向能量损耗。声表面波向叉指换能器两侧传播能量时，由于声表面 波RFID延迟线结构一侧没有反射栅，一侧的声表面波能量被损耗掉，另一侧声表面波能量 随着反射栅距离叉指换能器越来越远，能量也不能高效地反射回叉指换能器，这样就带来 插入损耗高的问题，相应的灵敏度和可靠性均会降低，其阅读器无线询问距离也会相应缩 短。
【发明内容】
[0006] 本发明为了解决现有声表面波传感器占用体积大的技术问题，提供了一种声表面 波谐振器型振动传感器。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现： 一种声表面波谐振器型振动传感器，包括第一天线、匹配网络、反射栅、以及叉指换能 器，所述至少反射栅、以及叉指换能器设置在压电基片上，所述匹配网络包括由至少一个电 容和至少一个电感组成的最佳匹配网络，所述最佳匹配网络还并联有加速度检测电路，所 述加速度检测电路包括若干个相并联的支路，在不同的加速度下并入所述最佳匹配网络的 支路个数不同。
[0008] 进一步的，所述最佳匹配网络由第一电容（Cl)和第一电感（LI)相串联组成，所述 加速度检测电路并联在所述最佳匹配网络组成的串联支路的两端。
[0009] 或者，所述最佳匹配网络由第一电容（Cl)和第一电感（LI)相串联组成，所述加速 度检测电路并联在所述第一电容（Cl)的两端。
[0010] 或者，所述最佳匹配网络由第一电容（Cl)和第一电感（LI)相串联组成，所述加速 度检测电路并联在所述第一电感（LI)的两端。
[0011] 进一步的，所述压电基片以及在所述压电基片上设置的反射栅和叉指换能器组成 的声表面波谐振器并联在所述第一电容（Cl)的两端。
[0012] 或者，所述压电基片以及在所述压电基片上设置的反射栅和叉指换能器组成的声 表面波谐振器并联在所述第一电感（LI)的两端。
[0013] 又进一步的，所述加速度检测电路的各支路上设置有弹性开关元件。
[0014] 再进一步的，所述弹性开关元件为弹簧或者簧片，所述弹簧或者簧片的形变方向 上的加速度达到阈值时，所述弹簧或者簧片产生形变将其所在的支路导通。
[0015] 优选的，所述的加速度检测电路的各支路上串联有若干个电容和/或电感。
[0016] 基于上述的一种声表面波谐振器型振动传感器，本发明同时提供了一种声表面波 谐振器型振动检测系统，包括阅读器、信号处理模块、以及振动传感器，所述阅读器上设置 有第二天线，还包括如前面所述的声表面波谐振器型振动传感器。
[0017] 进一步的，还包括用于监控振动传感器反馈信号的监控平台，所示监控平台接收 信号处理模块发送的信息。
[0018] 又进一步的，还包括与所示监控平台连接的报警装置。
[0019] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的声表面波谐振器型振动 传感器，通过在匹配网络中设置加速度检测电路，电路结构简单，占用空间小，无需增加压 电基片的面积，有利于节省成本。
[0020] 结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更 加清楚。
【附图说明】
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0022] 图1是现有技术中的一种振动传感器结构示意图； 图2是本发明所提出的声表面波谐振器型振动传感器一种实施例结构示意图； 图3是图2中振动传感器的电路原理方框图； 图4是本发明所提出的声表面波谐振器型振动传感器中弹性开关元件的一种实施例 结构示意图； 图5是图3中匹配网络的一种实施例电路原理图； 图6是图5中匹配网络电路的等效电路模型图； 图7是实施例三中谐振器等效电路模型图； 图8是本发明所提出的声表面波谐振器型振动检测系统的一种实施例系统方框图。
【具体实施方式】
[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024] 实施例一，参见图2所7K，本实施例提供了一种声表面波谐振器型振动传感器，包 括第一天线101、匹配网络102、反射栅103、以及叉指换能器104