专利名称：一种非接触无源传感器信号测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线信号测试系统，尤其涉及一种可工作于高温、潮湿等恶劣环境下的非接触无源传感器信号测量系统。
背景技术：
无源传感器自身不带有电池等供电电源，由外界信号源向其发射信号从而辐射能量。无源传感器将接收的辐射能量储存其来作为工作电源，由于其能量消耗非常少，以吸收的微弱辐射能量也能够正常工作。由于无源传感器体积小、性能稳定，特别适合于需要非接触传输能量和测量传感器信号的医疗和工业环境中，比如高温压力传感器、高温化学传感器、湿度传感器、在手术中以非接触方式连续和准确的测量青光眼患者的眼压等。要实现无线无源测量信号，就必须有一个可以进行准确测量的测试系统。目前被广泛应用的测量无源压力传感器信号的测试系统，多为由信号源、天线、测试电路和无源传感器构成。其中信号源对无源传感器的信号发射和测试电路从无源传感器接收检测信号所使用的是同一个天线，该天线既是信号发射天线又是测试电线，既向传感器辐射能量，同时也用于接收传感器的检测信号。在实际测量中这种方法存在一定的弊端，信号发射天线与测试天线为同一个线圈，将会造成信号源对检测信号的干扰。当测量距离比较远时，对于本来就比较微弱的检测信号来说，发射端信号源产生的干扰会更加明显。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明为了提高现有无线无源传感器信号测试系统的测量准确度，解决其测试距离短以及测试信号受信号源干扰比较严重的问题，提出了一种新型的非接触无源传感器信号测试系统。本发明的测试系统将发射天线和测试天线分开，可以避免发射端信号源对测试信号的干扰，同时增加了测试距离。本发明所述的非接触无源传感器信号测试系统，包括信号源、测试电路及无源传感器，其特征在于，具有独立的发射天线和测试天线，所述信号源通过发射天线向所述无源传感器发射信号，所述测试电路通过测试天线接收所述无源传感器的检测信号。优选地，所述发射天线和测试天线及无源传感器天线均为平面螺旋电感线圈，并且所述测试系统通过天线位置调节装置调节所述发射天线、测试天线以及无源传感器天线之间的位置和角度，以便减少发射天线和测试天线的干扰，改善发射天线、测试天线与无源传感器天线之间的传输，达到最好的测试效果。进一步优选地，所述天线位置调节装置包括底座和滑动槽，以及分别与所述发射天线、测试天线以及无源传感器天线相对应的天线位置移动块以及天线角度旋转支柱。优选地，所述无源传感器为压力传感器。进一步优选地，所述无源传感器具有LC 谐振电路，通过所述发射天线发射的能量维持LC谐振电路工作并将压力转换为谐振频率， 并且通过传感器天线将谐振频率的检测信号发送至测试天线。所述测试电路将谐振频率的检测信号转换为压力信号。进一步优选地，所述测试电路是阻抗分析仪，用于根据阻抗测出无源传感器的谐振频率并推出压力信号值；或者，测试测试天线端信号的示波器或信号检测电路，分析检测信号的频率获得压力信号值。优选地，所述信号源是扫频信号源，通过所述发射天线发射一定频率范围内的扫频信号。进一步优选地，所述扫频信号由信号发生器产生或者由单片机控制电路输出变化的频率信号。进一步优选地，所述扫频信号的频率范围根据无源传感器的谐振频率和频率变化范围决定。本发明解决了现有无源压力传感器在高温、潮湿等环境下无法远距离准确测试到传感器信号的问题，将发射天线与测试天线分开，可以避免发射天线端的信号对测试端信号产生干扰，同时可以在一定距离范围内检测到传感器信号。
图1是本发明优选实施例的非接触无源传感器信号测试系统原理结构示意图；图2是本发明优选实施例的测试流程示意图；图3是本发明优选实施例的非接触无源传感器信号测试系统机械结构示意图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施方式
并配合附图详予说明。本发明所述系统的原理结构如图1所示，包括信号源10、测试电路20及无源传感器30。作为举例，无源传感器30在本实施例中采用LC谐振式压力传感器，该传感器通过传感器天线301接收信号源10的信号，吸收其电磁辐射能量，使传感器开始工作。吸收的能量一部分用于传感器的LC谐振电路自身工作，一部分用于把传感器感应到的检测信号以谐振频率的形式发送出去。当LC谐振式压力传感器受到外界压力作用时，传感器的电容空腔受压发生形变，引起电容值的改变，从而引起传感器的谐振频率变化，因此根据该传感器发射的检测信号所带有的谐振频率就能够计算出其受到的压力大小。由于传感器是无源的，对于在高温、潮湿等环境都是适用的，由于传感器能够发射无线信号，其与信号源10和测试电路20之间可以有一定的距离，因此信号源10和测试电路20及其天线就不用放置于高温、潮湿环境下，可以避免这些环境给仪器及测试电路产生的干扰。信号源10是扫频信号源，由扫频信号源给发射天线101提供一个一定频率范围的扫频信号，通过该信号向无源传感器30辐射能量。由无源压力传感器本身的谐振频率及由其所受压力引起的频率变化范围大小，决定扫频信号源发出的信号的频率范围。所述扫频信号源的扫频信号可以由信号发生器直接产生，给发射天线101 —个变化的频率信号，也可以通过单片机控制电路输出变化的频率信号。测试电路20根据压力和谐振频率之间的传输函数，把无源传感器30谐振频率的检测信号转换为压力信号。所述测试电路20可以采用阻抗分析仪，当传感器的谐振电路达到谐振时，阻抗达到最小，可以测出对应点的谐振频率，从而推出所测压力信号的值。所述测试电路20也可以直接用示波器测试测试天线201端的信号，也可以用信号检测电路将所采集的测试天线201上的信号进行处理，分析处理得出频率信号，从而得出要测的相关信号值。图2描述了本发明实施例的测试流程，包括步骤Si，信号源10给发射天线101发射扫频信号；步骤S2，传感器天线301通过电磁辐射接收能量用于传感器工作及向测试天线201发射信号；步骤S3，当传感器感应到变化，本身的LC谐振电路的谐振频率发生变化， 通过传感器天线301把检测信号发给测试天线201 ；步骤S4,所述测试天线201通过测试电路20测试收到信号，并进行处理。本发明消除信号源对检测信号干扰的方法是信号源10和测试电路20分别采用彼此独立的天线，即发射天线101和测试天线201。并且使传感器天线301、发射天线101以及测试天线201之间有一定的距离，天线之间成一定的角度，从而有利于天线之间的信号传输。如图3所示，所述传感器天线301、发射天线101以及测试天线201采用平面螺旋电感线圈。所述非接触无源传感器信号测试系统还具有天线位置调节装置40，用于调节所述发射天线101、测试天线201以及无源传感器301天线之间的位置和角度。所述天线位置调节装置40包括底座401、底座401上设置滑动槽402。发射天线101与扫频信号源10连接， 并置于天线角度旋转支柱403A上；天线角度旋转支柱403A固定于天线位置移动块404A 上，天线位置移动块404A可沿滑动槽402滑动。相类似地，具有与测试电路20和测试天线 201相对应的天线角度旋转支柱40 和天线位置移动块404B上；以及与无源传感器30和无源传感器天线相对应的天线角度旋转支柱403C和天线位置移动块404C。沿滑动槽402 移动天线位置移动块404A-C，可以改变天线之间的水平距离，同时通过天线角度旋转支柱 403A-C,改变天线之间的角度位置，以达到最好的测试效果。滑动槽402中心的填充块405 可以取出，便于安装固定天线的滑动块； 实际运用中，我们把无源传感器30置于需要测量压力的环境中，把信号源10以及测试电路20的测试台置于测试环境附近。本发明解决了现有无源压力传感器在高温、潮湿等环境下无法远距离准确测试到传感器信号的问题，将发射天线与测试天线分开，可以避免发射天线端的信号对测试端信号产生干扰，同时可以在一定距离范围内检测到传感器信号。 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，例如对城市供水设施、燃气设施、交通设施的巡检装备和系统等，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种非接触无源传感器信号测试系统，包括信号源、测试电路及无源传感器，其特征在于，具有独立的发射天线和测试天线，所述信号源通过发射天线向所述无源传感器发射信号，所述测试电路通过测试天线接收所述无源传感器的检测信号。
2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述发射天线和测试天线以及无源传感器天线均为平面螺旋电感线圈，并且所述测试系统通过天线位置调节装置调节所述发射天线、测试天线以及无源传感器天线之间的位置和角度。
3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述天线位置调节装置包括底座和滑动槽，以及分别与所述发射天线、测试天线以及无源传感器天线相对应的天线位置移动块以及天线角度旋转支柱。
4.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述无源传感器为压力传感器。
5.根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述无源传感器具有LC谐振电路，通过所述发射天线发射的能量维持LC谐振电路工作并将压力转换为谐振频率，并且通过传感器天线将谐振频率的检测信号发送至测试天线。
6.根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述测试电路将谐振频率的检测信号转换为压力信号。
7.根据权利要求6所述的测试系统，其特征在于，所述测试电路是阻抗分析仪，用于根据阻抗测出无源传感器的谐振频率并推出压力信号值；或者，测试测试天线端信号的示波器或信号检测电路，分析检测信号的频率获得压力信号值。
8.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述信号源是扫频信号源，通过所述发射天线发射一定频率范围内的扫频信号。
9.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述扫频信号由信号发生器产生或者由单片机控制电路输出变化的频率信号。
10.根据权利要求8所述的巡检系统，其特征在于，所述扫频信号的频率范围根据无源传感器的谐振频率和频率变化范围决定。
全文摘要
本发明公开了一种可工作于各种恶劣环境下的非接触无源传感器信号测试系统，解决了现有无源压力传感器在高温、潮湿等环境下无法远距离准确测试到传感器信号的问题。该系统包括信号源、测试电路及无源传感器，并具有独立的发射天线和测试天线，所述信号源通过发射天线向所述无源传感器发射信号，所述测试电路通过测试天线接收所述无源传感器的检测信号。该测试系统将信号发射天线与测试天线分开，可以避免发射天线端的信号对测试端信号产生干扰，同时可以在一定距离范围内检测到传感器信号。
文档编号G01L1/00GK102507047SQ201110294480
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者刘俊, 张文栋, 杨芳, 梁庭, 洪应平, 熊继军 申请人:中北大学