一种电子标签式气体传感器及其实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体气体传感器领域，具体为一种电子标签式气体传感器及其实现 方法。
【背景技术】
[0002] 气体传感器是一种将气体的浓度、成分等信息转换成对应电信号的器件，在工业 生产和日常生活中均比较常用。目前，市场上的气体传感器多采用金属氧化物半导体材料 制作，其工作方式通常为将气体敏感材料的电阻变化转换为电压变化，若要实现前述电压 变化信号的无线传输，则需经过信号调理、AD转换、射频收发等电路部分处理，具有结构复 杂、功耗大、成本高等缺点，从而限制了这种气体传感器在无线传感器网络等低功耗场合的 应用。
【发明内容】
[0003] 本发明针对以上问题的提出，而研制一种电子标签式气体传感器及其实现方法。
[0004] 本发明的技术手段如下：
[0005] -种电子标签式气体传感器，包括：
[0006]用于获取待测气体浓度信息的气敏单元；所述气敏单元的阻抗随所述气体浓度信 息变化而变化；
[0007] 馈电端与所述气敏单元相连接的标签天线；所述标签天线与所述气敏单元之间的 阻抗匹配程度决定所述标签天线对接收到的电磁波的反射系数；
[0008] 通过阅读器天线发射电磁波，以及接收由所述标签天线通过反向散射传递过来的 电磁波的阅读器；所述阅读器获取标签天线通过反向散射传递过来的电磁波的反向散射功 率，并根据所述反向散射功率确定气体浓度信息；
[0009] 进一步地，所述反射系
【主权项】
1. 一种电子标签式气体传感器，其特征在于，所述气体传感器包括： 用于获取待测气体浓度信息的气敏单元；所述气敏单元的阻抗随所述气体浓度信息变 化而变化； 馈电端与所述气敏单元相连接的标签天线；所述标签天线与所述气敏单元之间的阻抗 匹配程度决定所述标签天线对接收到的电磁波的反射系数； 通过阅读器天线发射电磁波，以及接收由所述标签天线通过反向散射传递过来的电磁 波的阅读器；所述阅读器获取标签天线通过反向散射传递过来的电磁波的反向散射功率， 并根据所述反向散射功率确定气体浓度信息。
2. 根据权利要求1所述的一种电子标签式气体传感器，其特征在于所述反射系数
1其中Zgas为气敏单元的阻抗、Zant为标签天线的输入阻抗、Z\nt为标签天线八KtLm ^ant口'J#辄复阻抗。
3. 根据权利要求2所述的一种电子标签式气体传感器，其特征在于所述阅读器利用 公式巧获取标签天线通过反向散射传递过来的电磁波的反向散射功率 \Atuxj 已;其中pt为由阅读器天线馈入标签天线的电磁波功率、n为反射系数、Gt为阅读器天线的 增益、4为标签天线的增益、x为标签天线中心频率所对应的波长、d为阅读器与标签天线 之间的距离。
4. 根据权利要求1所述的一种电子标签式气体传感器，其特征在于所述标签天线采用 偶极子天线，且工作频段为UHF频段。
5. -种如权利要求1所述的电子标签式气体传感器的实现方法，其特征在于，所述实 现方法包括如下步骤： 步骤1 :气敏单元获取待测气体浓度信息，且气敏单元的阻抗随所述气体浓度信息变 化而变化； 步骤2 :阅读器通过阅读器天线发射电磁波； 步骤3 :标签天线接收电磁波并通过反向散射传递电磁波至阅读器天线；所述标签天 线对接收到的电磁波的反射系数由标签天线与气敏单元之间的阻抗匹配程度决定； 步骤4:阅读器获取标签天线通过反向散射传递过来的电磁波的反向散射功率，并根 据所述反向散射功率确定气体浓度信息。
6. 根据权利要求5所述的电子标签式气体传感器的实现方法，其特征在于所述反射系 I
，其中zgas为气敏单元的阻抗、zmt为标签天线的输入阻抗、z\nt为标签天 线输入阻抗zant的共轭复阻抗。
7. 根据权利要求6所述的电子标签式气体传感器的实现方法，其特征在于阅读器利用 (2\A 公式巧=/^g,2g,.2 ^获取标签天线通过反向散射传递过来的电磁波的反向散射功率 ^4miJ 已;其中Pt为由阅读器天线馈入标签天线的电磁波功率、n为反射系数、Gt为阅读器天线的 增益、4为标签天线的增益、X为标签天线中心频率所对应的波长、d为阅读器与标签天线 之间的距离。
【专利摘要】本发明公开了一种电子标签式气体传感器及其实现方法，所述气体传感器包括：用于获取待测气体浓度信息的气敏单元；所述气敏单元的阻抗随所述气体浓度信息变化而变化；馈电端与所述气敏单元相连接的标签天线；所述标签天线与所述气敏单元之间的阻抗匹配程度决定所述标签天线对接收到的电磁波的反射系数；通过阅读器天线发射电磁波，以及接收由所述标签天线通过反向散射传递过来的电磁波的阅读器；所述阅读器获取标签天线通过反向散射传递过来的电磁波的反向散射功率，并根据所述反向散射功率确定气体浓度信息。本发明提供了低成本、无源、无芯片的电子标签式气体传感器的实现方案。
【IPC分类】H01Q1-22, G01N27-403
【公开号】CN104617373
【申请号】CN201510009558
【发明人】薛严冰, 宋智, 李亚, 张静
【申请人】大连交通大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月8日