导　　师： 李天利

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 深圳大学

摘　　要： 先驱体陶瓷传感器是一种能测高温的无线无源传感器。该传感器是基于谐振腔原理制成,当传感器所处温度发生变化时,传感器的谐振频率也会随之改变,且每一温度值与其谐振频率是相对应的。根据这一特性,对传感器发送某频段的射频信号,然后对传感器返回的反射信号进行分析得到其谐振频率,从而得到温度值。本文的设计思想可分为两点:一是如何产生某频段的射频信号并将射频信号传输至传感器,二是如何采集传感器的反射信号并通过反射信号得到谐振频率。基于先驱体陶瓷传感器的123GHz射频测温系统分为控制器模块、信号发生模块、信号转换模块、信号采集模块、外部显示模块。本系统以FPGA作为控制器,控制LMX2592信号源产生恒幅基频信号,经倍频器进行2倍频后生成所需频段的射频信号,射频信号经环行器和波导天线传输至传感器;传感器受到射频信号激励后会产生反射信号,然后通过波导天线接收其反射信号;接收的反射信号经检波器转换成可采集的电压信号,再经AD采集转换成数字信号;FPGA控制器将AD采集的数据通过三段式扫频算法和滤波等处理后求得谐振频率。最后用加热台对传感器进行加温测试,得出谐振频率在2550℃范围内的变化情况,将测得的谐振频率与加热台显示的实时温度在LabVIEW软件中进行数据拟合,并得到其拟合的函数关系式。在后续的温度测量中,FPGA控制器通过谐振频率与温度的拟合函数关系式直接将测得的谐振频率转换成温度值在显示模块中显示。经过实验得出,传感器从25℃加热到350℃,传感器谐振频率总共下降了100.9MHz,也就是平均每1℃,谐振频率下降约310.46KHz,其分辨率为0.0032℃/KHz。而在恒温条件下测得的传感器谐振频率会有900KHz以下的跳变,因此测温精度约为2.88℃,满足测温系统设计要求。

关 键 词： 先驱体陶瓷传感器 谐振频率 射频信号 反射信号

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