Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров
Применение пассивных датчиков позволит отказаться от передатчиков и источников питания, применяемых в настоящее время с активными датчиками, работающими по радиосигналу....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2006 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2006
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53273 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров / Г.Я. Карапетьян, В.Ф. Катаев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 5. — С. 53-54. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860254243675439104 |
|---|---|
| author | Карапетьян, Г.Я. Катаев, В.Ф. |
| author_facet | Карапетьян, Г.Я. Катаев, В.Ф. |
| citation_txt | Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров / Г.Я. Карапетьян, В.Ф. Катаев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 5. — С. 53-54. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Применение пассивных датчиков позволит отказаться от передатчиков и источников питания, применяемых в настоящее время с активными датчиками, работающими по радиосигналу.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:47:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 5
53
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
30.01�30.08 2006 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Þ. Ý. ÏÀÝÐÀÍÄ
(ÄîíÃÒÓ, ã. Àë÷åâñê)
Ã. ß. ÊÀÐÀÏÅÒÜßÍ, Â. Ô. ÊÀÒÀÅÂ
Ðîññèÿ, ã. Âîëãîäîíñê, Èíñòèòóò òåðìîýëåêòðè÷åñòâà
E-mail: kvf@volgodonsk.ru
Ïðèìåíåíèå ïàññèâíûõ äàò÷èêîâ ïîçâî-
ëèò îòêàçàòüñÿ îò ïåðåäàò÷èêîâ è èñ-
òî÷íèêîâ ïèòàíèÿ, ïðèìåíÿåìûõ â íà-
ñòîÿùåå âðåìÿ ñ àêòèâíûìè äàò÷èêà-
ìè, ðàáîòàþùèìè ïî ðàäèîñèãíàëó.
Ïðîáëåìà áåñïðîâîäíîãî äèñòàíöèîííîãî êîíòðî-
ëÿ ôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ (äàâëåíèÿ, òåìïåðàòóðû,
âëàæíîñòè, íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ, ðàäèàöèîííîãî
ôîíà) â íàñòîÿùåå âðåìÿ ðåøàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ðàç-
ëè÷íûõ äàò÷èêîâ ïî ðàäèîñèãíàëó, ò. å. ê äàò÷èêó ïðè-
äàåòñÿ ðàäèîïåðåäàò÷èê, êîòîðûé è îñóùåñòâëÿåò áåñ-
ïðîâîäíóþ ïåðåäà÷ó èíôîðìàöèè îò äàò÷èêà. Íî äëÿ
ïåðåäàò÷èêà òðåáóåòñÿ èñòî÷íèê ïèòàíèÿ, êîòîðûé ïî
ìåðå íåîáõîäèìîñòè çàìåíÿþò. Âìåñòå ñ òåì äàò÷èê
ìîæåò áûòü óñòàíîâëåí â òðóäíîäîñòóïíîì ìåñòå èëè
â óñëîâèÿõ, êîãäà äëÿ çàìåíû èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ íå-
îáõîäèìî îñòàíàâëèâàòü ðàáîòó îáúåêòà, ÷òî íå âñåã-
äà âîçìîæíî.
Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû � ïîëó÷åíèå äàò÷èêîâ â
âèäå ïàññèâíûõ óñòðîéñòâ, íå òðåáóþùèõ èñòî÷íèêà
ïèòàíèÿ. Òàêîé äàò÷èê ìîæåò áûòü óñòàíîâëåí â òðóä-
íîäîñòóïíîì èëè îïàñíîì ìåñòå ëèøü îäíàæäû.
Ïðåäëàãàåìûé äàò÷èê ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé (ðèñ. 1)
ëèíèþ çàäåðæêè (ËÇ) íà ïîâåðõíîñòíûõ àêóñòè÷å-
ñêèõ âîëíàõ (ÏÀÂ), ñîäåðæàùóþ îäèí âñòðå÷íî-øòû-
ðåâîé ïðåîáðàçîâàòåëü (ÂØÏ1), ñîåäèíåííûé ñ àí-
òåííîé, è äðóãîé � ÂØÏ2, ñîåäèíåííûé ñ íàãðóçêîé
Z, âåëè÷èíà êîòîðîé çàâèñèò îò èçìåðÿåìîãî ïàðà-
ìåòðà (äàâëåíèÿ, âëàæíîñòè, òåìïåðàòóðû, èíòåíñèâ-
íîñòè èçëó÷åíèÿ).
Êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ÏÀÂ îò ÂØÏ îïðåäåëÿåò-
ñÿ âûðàæåíèåì
a
îòð
a a
,
T
G
Ê
G j C B Y
=
+ ω + + (1)
Ïðè ýòîì çíà÷åíèÿ Ba è Ga îïðåäåëÿòñÿ ïî ôîðìó-
ëàì [1, ñ. 99�100]
2
2
a 0
sin
8 ;T
X
G f k C N
X
≈
2
a 0
sin 2 2
8 ;
2T
X X
B f k C N
X
− ≈
0
0
( )
;
f f
X N
f
−
= π
,TC NC= ω
Êàê âèäíî èç âûðàæåíèÿ (1), ïðè èçìåíåíèè âå-
ëè÷èíû íàãðóçêè êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ÏÀ îò
ÂØÏ ìåíÿåòñÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ âåëè÷èíû
è ôàçû îòðàæåííîãî îò ËÇ ðàäèîñèãíàëà, ÷òî ïîçâî-
ëÿåò îöåíèòü âåëè÷èíó íàãðóçêè, à ïî íåé è âåëè÷èíó
èññëåäóåìîãî ïàðàìåòðà. Çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåí-
òà îòðàæåíèÿ îò âåëè÷èíû âíåøíåé íàãðóçêè áóäåò
îñîáåííî ñèëüíîé, åñëè íàãðóçêà èìååò èíäóêòèâíî-
åìêîñòíûé âèä, ò. å.
1
( ),Z j L
C
= ω −
ω (2)
ãäå L � èíäóêòèâíîñòü.  ýòîì ñëó÷àå
ÏÀÑÑÈÂÍÛÉ ÄÀÒ×ÈÊ
ÍÀ ÏÎÂÅÐÕÍÎÑÒÍÛÕ ÀÊÓÑÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÂÎËÍÀÕ
ÄËß ÄÈÑÒÀÍÖÈÎÍÍÎÃÎ ÊÎÍÒÐÎËß ÏÀÐÀÌÅÒÐÎÂ
Ðàäèî-
ñèãíàëû
Àíòåííà
ÂØÏ1 ÂØÏ2
Ïüåçîýëåêòðè÷åñêèé
çâóêîïðîâîä
Z
ÏÀÂ
ÏÀÂ
Ðèñ. 1. Êîíñòðóêöèÿ äàò÷èêà ôèçè÷åñêîé âåëè÷èíû
ãäå Ga �
ω =
f �
CT �
Ba �
Y =
àêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ïðîâîäèìîñòè èçëó÷åíèÿ ÂØÏ;
2πf;
÷àñòîòà;
ñòàòè÷åñêàÿ åìêîñòü ÂØÏ;
ðåàêòèâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ ïðîâîäèìîñòè èçëó÷åíèÿ
ÂØÏ;
1/Z.
ãäå f0�
VÏÀÂ �
λ �
k �
N �
Ñ �
÷àñòîòà àêóñòè÷åñêîãî ñèíõðîíèçìà ÂØÏ,
ñêîðîñòü ÏÀÂ;
ïåðèîä ÂØÏ;
êîýôôèöèåíò ýëåêòðîìåõàíè÷åñêîé ñâÿçè;
÷èñëî ïàð ýëåêòðîäîâ (ïåðèîäîâ) ÂØÏ;
åìêîñòü îäíîâîëíîâîé ñåêöèè ÂØÏ.
ÏÀÂ
0 ;
V
f =
λ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 5
54
ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
( ) 2 2 2 22 2 2 2
1
1/ .
1/1/
L
Y Z j j
L CC L C
ω= = −
ω + ωω ω + ω
Ïðè íàäëåæàùåì ïîäáîðå èíäóêòèâíîñòè ìîæíî
ñêîìïåíñèðîâàòü ñîáñòâåííóþ åìêîñòü ÂØÏ â âûðà-
æåíèè (1), è òîãäà âåëè÷èíà êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ
íà÷èíàåò ñèëüíî çàâèñåòü îò âåëè÷èíû åìêîñòè, îñî-
áåííî åñëè âåëè÷èíà Ga ìåíüøå èëè áëèçêà ê âåëè-
÷èíå åìêîñòíîé ñîñòàâëÿþùåé ïðîâîäèìîñòè èçëó-
÷åíèÿ ωÑ.
 ýêñïåðèìåíòå áûëà èñïîëüçîâàíà ËÇ íà ÏÀÂ, â
êîòîðîé ÂØÏ ðàñïîëîæåíû íà ïîäëîæêå YX/128°-
ñðåçå íèîáàòà ëèòèÿ. Ïðèåìîïåðåäàþùèé ÂØÏ áûë âû-
ïîëíåí îäíîíàïðàâëåííûì [2] ñ àïåðòóðîé, ðàâíîé
80 äëèíàì ÏÀ íà öåíòðàëüíîé ÷àñòîòå, è ñîäåðæàë
17 îòðàæàòåëåé. Îòðàæàòåëüíûé ÂØÏ ñîäåðæàë 15
ïàð ðàñùåïëåííûõ ýëåêòðîäîâ. Ðàñùåïëåííûå ýëåê-
òðîäû áûëè âûáðàíû äëÿ óñòðàíåíèÿ îòðàæåíèÿ ÏÀÂ
îò ýëåêòðîäîâ ÂØÏ (â ïðîòèâíîì ñëó÷àå ôîðìóëà
(1) áóäåò íåñïðàâåäëèâà, ò. ê. â íåé íå ó÷òåíî îòðàæå-
íèå îò êàæäîãî øòûðÿ â îòäåëüíîñòè). Ðàññòîÿíèå
ìåæäó ÂØÏ áûëî ðàâíî 4 ìì, à öåíòðàëüíàÿ ÷àñòîòà
ñîñòàâëÿëà 645 ÌÃö. Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòå-
ðèñòèêà ËÇ ïîêàçàíà íà ðèñ. 2.
Îòðàæàòåëüíûé ÂØÏ ìîæåò áûòü íàãðóæåí íà
ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûå èíäóêòèâíîñòü è åì-
êîñòü.  êà÷åñòâå åìêîñòè áûë âûáðàí âàðèêàï, åì-
êîñòü êîòîðîãî ìîãëà èçìåíÿòüñÿ ïîä äåéñòâèåì
óïðàâëÿþùåãî íàïðÿæåíèÿ. Êðîìå òîãî, â ËÇ åùå ðàñ-
ïîëîæåí ïðèåìíûé ÂØÏ, êîòîðûé àíàëîãè÷åí îòðà-
æàòåëüíîìó.  ýòîì ñëó÷àå îòðàæàòåëüíûé ÂØÏ îêà-
çûâàåòñÿ ðàñïîëîæåííûì ìåæäó ïðèåìîïåðåäàþùèì
è ïðèåìíûì ÂØÏ, è ìîæíî èçìåðÿòü êîýôôèöèåíò
ïðîõîæäåíèÿ �
Êïðîõ=1�Êîòð, (3)
à ïî íåìó ñóäèòü î êîýôôèöèåíòå îòðàæåíèÿ.
Ïóíêòèðíîé ëèíèåé íà ðèñ. 2 ïîêàçàíà À×Õ ËÇ,
êîãäà íåíàãðóæåííûé îòðàæàòåëüíûé ÂØÏ íàõîäèò-
ñÿ ìåæäó äâóìÿ äðóãèìè ÂØÏ. Êàê âèäíî èç ðèñóí-
êà, áîëåå 90% ýíåðãèè ÏÀÂ íå äîõîäèò äî ïðèåìíîãî
ÂØÏ, è êàê ñëåäóåò èç âûðàæåíèÿ (3), Êîòð èìååò çíà-
÷åíèå áîëåå 90%.
Ïðè ïîäñîåäèíåíèè ê îòðàæàòåëüíîìó ÂØÏ ïî-
ñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ èíäóêòèâíîñòè è âàðèêà-
ïà ìîæíî, ðåãóëèðóÿ íàïðÿæåíèå íà âàðèêàïå, äî-
áèòüñÿ òàêîãî ïîëîæåíèÿ, ÷òî ïðîâàë íà À×Õ ïî÷òè
ïîëíîñòüþ èñ÷åçàåò, ò. å. èçìåíåíèåì åìêîñòè äîñòè-
ãàåòñÿ ãëóáîêàÿ (áîëåå 90%) ìîäóëÿöèÿ êîýôôèöèåí-
òà îòðàæåíèÿ. Ïðè ýòîì íàïðÿæåíèå íà âàðèêàïå èç-
ìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ 1,5�2 Â, ò. å. ãëóáèíà ìîäóëÿ-
öèè èçìåíåíèÿ åìêîñòè ïîëó÷àåòñÿ íå áîëåå 50%. Åñëè
åìêîñòü áóäåò ìåíÿòüñÿ ïîä äåéñòâèåì âíåøíèõ âîç-
äåéñòâèé (äàâëåíèÿ, òåìïåðàòóðû, âëàæíîñòè, ðàäèà-
öèè), òî î÷åâèäíî, ÷òî ýôôåêò áóäåò òîò æå: êîýôôè-
öèåíò îòðàæåíèÿ áóäåò èçìåíÿòüñÿ, ôèêñèðóÿ èçìåíå-
íèå âíåøíåãî âîçäåéñòâèÿ.
Èñïîëüçîâàíèå â ËÇ îäíîíàïðàâëåííûõ ÂØÏ [2]
ïîçâîëÿåò äîâåñòè âíîñèìûå ïîòåðè äî 3 äÁ, ò. å. îò-
ðàæåííûé îò ËÇ ñèãíàë ïðè 100%-íîì îòðàæåíèè ÏÀÂ
îò ÂØÏ áóäåò ïî ìîùíîñòè âñåãî â 2 ðàçà ìåíüøå,
÷åì ïàäàþùèé íà ËÇ ðàäèîñèãíàë. Èñïîëüçîâàíèå
äåöèìåòðîâîãî äèàïàçîíà (400�1000 ÌÃö) ïîçâî-
ëÿåò èçãîòîâèòü ïðèåìîïåðåäàþùóþ àíòåííó ìàëîãà-
áàðèòíîé è îñóùåñòâëÿòü êîíòðîëü ïàðàìåòðîâ íà ðàñ-
ñòîÿíèè â íåñêîëüêî ñîò ìåòðîâ â çàâèñèìîñòè îò
ìîùíîñòè ñèãíàëà, ïàäàþùåãî íà àíòåííó.
Ðàçðàáîòêà òàêèõ äàò÷èêîâ, óñòàíàâëèâàåìûõ îä-
íàæäû è íå òðåáóþùèõ ïèòàíèÿ, ïîçâîëèò:
� ñîçäàòü ñèñòåìû áåñïðîâîäíîãî äèñòàíöèîí-
íîãî êîíòðîëÿ ôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ (äàâëåíèÿ, òåì-
ïåðàòóðû, âëàæíîñòè, ðàäèàöèîííîãî ôîíà) â òðóä-
íîäîñòóïíûõ ìåñòàõ, ïîçâîëÿþùèå îñóùåñòâëÿòü
êîìïëåêñíûé ìîíèòîðèíã íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ è
ðåñóðñíîé ñïîñîáíîñòè (íàëè÷èå òðåùèí, ðàññëîå-
íèé, äåôåêòîâ è ò. ï.) óçëîâ è êîíñòðóêöèé, à òàêæå
áåçîïàñíîñòè îáñëóæèâàþùåãî ïåðñîíàëà, ïîñåòè-
òåëåé è äð.;
� ñîçäàòü ñèñòåìû áåñïðîâîäíîãî íåïðåðûâíî-
ãî ïîëó÷åíèÿ è îáðàáîòêè èíôîðìàöèè î íàïðÿæåí-
íîì ñîñòîÿíèè è ïðî÷íîñòè êîíêðåòíûõ óçëîâ è èí-
æåíåðíûõ êîíñòðóêöèé îòâåòñòâåííîãî íàçíà÷åíèÿ â
òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè;
� ñîçäàòü ñèñòåìû áåñïðîâîäíîãî äèñòàíöèîí-
íîãî êîíòðîëÿ ïàðàìåòðîâ (äàâëåíèå, òåìïåðàòóðà,
âëàæíîñòü) ðàçëè÷íûõ áèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ ñ
öåëüþ îáåñïå÷åíèÿ èõ áåçîïàñíîñòè.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ìîðãàí Ä. Óñòðîéñòâà îáðàáîòêè ñèãíàëîâ íà ïîâåðõíîñò-
íûõ àêóñòè÷åñêèõ âîëíàõ.� Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1990.
2. Ïàò. 2195069 Ðîññèè. Îäíîíàïðàâëåííûé ïðåîáðàçîâàòåëü
ïîâåðõíîñòíûõ àêóñòè÷åñêèõ âîëí / Ã. ß. Êàðàïåòüÿí, Ñ. À. Áàãäà-
ñàðÿí.� 2002.� Áþë. ¹ 35.
1,00
0,10
0,01
0,001
0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 f, ÃÃö
Ðèñ. 2. À×Õ ëèíèè çàäåðæêè
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53273 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:47:14Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Карапетьян, Г.Я. Катаев, В.Ф. 2014-01-18T21:48:35Z 2014-01-18T21:48:35Z 2006 Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров / Г.Я. Карапетьян, В.Ф. Катаев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 5. — С. 53-54. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53273 Применение пассивных датчиков позволит отказаться от передатчиков и источников питания, применяемых в настоящее время с активными датчиками, работающими по радиосигналу. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Сенсоэлектроника Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров Пасивний датчик на поверхневих акустичних хвилях для дистанційного контролю параметрів Passive SAW sensor for distance control of parameters Article published earlier |
| spellingShingle | Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров Карапетьян, Г.Я. Катаев, В.Ф. Сенсоэлектроника |
| title | Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров |
| title_alt | Пасивний датчик на поверхневих акустичних хвилях для дистанційного контролю параметрів Passive SAW sensor for distance control of parameters |
| title_full | Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров |
| title_fullStr | Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров |
| title_full_unstemmed | Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров |
| title_short | Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров |
| title_sort | пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров |
| topic | Сенсоэлектроника |
| topic_facet | Сенсоэлектроника |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53273 |
| work_keys_str_mv | AT karapetʹângâ passivnyidatčiknapoverhnostnyhaktivnyhvolnahdlâdistancionnogokontrolâparametrov AT kataevvf passivnyidatčiknapoverhnostnyhaktivnyhvolnahdlâdistancionnogokontrolâparametrov AT karapetʹângâ pasivniidatčiknapoverhnevihakustičnihhvilâhdlâdistancíinogokontrolûparametrív AT kataevvf pasivniidatčiknapoverhnevihakustičnihhvilâhdlâdistancíinogokontrolûparametrív AT karapetʹângâ passivesawsensorfordistancecontrolofparameters AT kataevvf passivesawsensorfordistancecontrolofparameters |