一种频率资源利用率高的声表面波传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种声表面波传感器，特别涉及一种频率资源利用率高的声表面波传感器。
【背景技术】
[0002]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。与无线的回波读写器配合，这些无源传感器的无线信息传输范围可以达到5米的距离。
[0003]传统的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，即传感器的编号是通过频率区间来分辨的。这种方式对频率资源的占用较多，在频率资源有限的情况下，只能限制同一空间中可用传感器的数量，或降低测量的精度，或减小测量的量程。
[0004]在一个传感器中使用两个SAW谐振器，这两个谐振器的频率变化系数(即频率变化与外界物理量变化之间的关系)互不相同，通过测量这两个谐振器频率之差来获得外界物理量的变化情况，这种传感器通常称为差分式SAW传感器。差分式SAW传感器通常用于补偿SAW谐振器在生产工艺上的离散性所造成的频率偏差以及安装使用过程中外界电磁环境对SAW传感器谐振频率的影响。这类差分式SAW传感器与上述的单谐振器的SAW传感器一样，也需要分配不同的频率资源给不同的传感器以便进行识别，因此，它对频率资源的占用较多。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种频率资源利用率高的声表面波传感器。
[0006]实现本实用新型目的的技术方案是一种频率资源利用率高的声表面波传感器，包含共用一个天线的两个声表面波谐振器，谐振器A和谐振器B ;所述谐振器A和谐振器B的频率与物理量的变化曲线如下:在测量的量程范围内，谐振器A和谐振器B的频率与物理量的变化曲线相反；谐振器A和谐振器B的频率与物理量的变化曲线的绝对值相同；在测量的量程范围内，谐振器A和谐振器B的频率与物理量的变化曲线不相交。
[0007]所述谐振器A和谐振器B通过壳体和壳盖封装在一起，形成一个声表面波传感器芯片；所述谐振器A和谐振器B分别固定在一个压电基片上；所述两个压电基片固定在壳体内的底部；所述壳体和壳盖密封连接。所述谐振器A和谐振器B分别通过一个压电薄膜固定在一个压电基片上。
[0008]所述谐振器A和谐振器B分别通过各自的壳体和壳盖封装成一个声表面波传感器芯片，两个声表面波传感器芯片与天线构成频率资源利用率高的声表面波传感器；所述谐振器A和谐振器B分别固定在一个压电基片上；所述壳体和壳盖密封连接。所述谐振器A和谐振器B分别通过一个压电薄膜固定在一个压电基片上。
[0009]为了更清楚的表达，现将本文出现的技术术语的定义介绍如下:
[0010]声表面波谐振器:在压电材料上实现的一个换能装置；
[0011]声表面波传感器芯片:声表面波谐振器加上封装(壳体、壳盖)；
[0012]声表面波传感器:声表面波传感器芯片加上天线。
[0013]现将本实用新型的原理阐述论证如下:本实用新型通过使用两个SAW谐振器，谐振器A和谐振器B，来组成一个传感器，这两个SAW谐振器的频率特性，即频率与物理量之间的变化曲线，比如频率-温度曲线、频率-压力曲线等，为方便描述，下面具体以温度作为例子进行说明，在本实用新型中，谐振器A和B的频率-温度曲线是线性的，或者可以在量程范围内近似等效为线性。
[0014]谐振器A的频率-温度关系为:Fa= a+KT
[0015]谐振器B的频率-温度关系为:Fb= b-KT
[0016]其中，T为温度，K为斜率，即频率除以温度，a、b为温度在O度时谐振器A、B的频率，Fa、F#谐振器A、B在温度为T时的谐振频率。
[0017]由此可以推导出以下两个公式:
[0018]Fa+Fb = a+b = ID (I)
[0019]Fa- Fb= a - b+2KT (2)
[0020]公式(I)中的ID等于两个谐振器在温度为零时的频率之和，是个常量，即不随温度变化而变化，可以用来作为传感器的识别码。
[0021]公式⑵可转换为:
[0022]T= (Fa-Fb- a+b) /2K (3)
[0023]当收集到谐振器A和B的回波信号，根据回波信号的频率FJP F Β，依照公式(3)，即可计算出温度信息。
[0024]下面继续论证如何快速且节约频率资源。如果有两个传感器S1、S2，每个传感器Si中均包含了符合本实用新型要求的A1、Bi两个谐振器，它们的频率-温度关系分别为:Fm= a i+KTj, Fm= b i+KTi0
[0025]如果将这两个传感器设置在同一个频段内，当我们采集回波时，由于不同的传感器所处位置的温度有可能是完全不同的，因此最多会在2X2 = 4个频点上检测到信号。
[0026]要正确地判断这2个传感器的温度，就需要识别出这4个频点各自分别属于哪个传感器。为了能够正确识别不同的传感器回波信号，需要对这2个传感器的参数进行挑选，只要彳两足ID1^ ID 2的条件即可。
[0027]四个回波信号的频率分别为Fa1、Fb1、Fa2、Fb2，且各不相同，其中FA1+FB1=IDijFa^Fb2=ID2O只需要证明Fai+FA2# ID F Ai+Fb2^ ID ^即可说明这两个传感器可以被分别识别出来。
[0028]Fai+Fa2= ID1-Fb^ID2-Fb2 (4)
[0029]或
[0030]Fai+Fb2= ID1-Fb^ID2-Fa2 (5)
[0031]从公式(4)可以推导出，只有当Fa2= Fbi时，Fai+Fa2= ID10
[0032]从公式(5)可以推导出，只有当Fb2= Fbi时，Fai+Fb2= ID10
[0033]也就是说，当四个回波信号？41七1七2$2的频率互不相同时，可以通过101、102的特征来区分出这四个回波信号分别属于哪个传感器。
[0034]如果一个传感器的某一个回波频率与另一个传感器的其中一个回波频点重叠，我们将只会收到三个频率，我们假定Fbi= Fb2= FB，则有:
[0035]Fai+FB = ID1, Fa2+FB = ID2。
[0036]我们对这三个频率值进行计算，即可识别出不同的传感器。只有当FA1+FA2= ID !或ID2时会无法识别，因此，我们只需证明FA1+FA2# ID i或者ID2即可。
[0037]Fai+Fa2= ID 1+ID2_2FB (6)
[0038]根据公式(6)，FA1+FA2=ID^条件是 Fa2= Fb2，FA1+FA2= ID 2的条件是 Fai= Fbi,也就是说，只有当谐振器A和谐振器B的频率-温度曲线是相交时才会出现。根据我们对传感器设计的要求，在测量的量程范围内，谐振器A和谐振器B的频率-温度曲线是不相交的，因此可以保证可以正确识别出这两个传感器。