一种无线无源双参数传感器

本发明涉及温度、湿度检测，主要涉及无线无源传感器，特别是一种无线无源双参数传感器。

背景技术：

1、目前，传统的温度或湿度传感器多是单参数检测且需要外接电源，导致传感器体积大、不利于电路集成设计、工作时间受限、需频繁更换电池等问题。

2、现有技术中为了满足对温湿度数据的测量，有研究提出无线无源的lc传感器，其可以利用电感或电容的变化来检测待测参数。当lc传感器接近目标物体时，待测参数会使得电感或电容的数值发生变化，导致lc电路的振荡频率发生改变。这种频率变化通过电感近场耦合原理传输数据可以被接收器检测到，从而实现对目标物体距离或其他参数的测量。当前的无线无源多参数传感器结构通过多个电感分别组合不同的电容器，从而实现多参数测量。

3、但上述目前所报道的无线无源多参数传感器结构多为多个电感和多个电容组成。但是该结构中的多个电感之间的会产生互感效应、寄生效应从而引起的电磁干扰，这种串扰会导致传感器灵敏度低、稳定性差，输出信号的不稳定甚至可能导致测量结果错误或传感器无法正常工作。

4、为解决上述问题，现有技术采用单个电感和多个不同类型的电容器结构，但在该结构中由于采用不同类型的电容器，当测量环境变化时会导致对应谐振频率变化范围发生重叠，所测量的参数对应的频率难以实现区分，造成后续读取部分信号解耦困难。且使用多个不同类型的电容器无法兼顾每个电容器的特点进行抗干扰或灵敏度等性能优化，同时也会增加传感器整体的体积，限制传感器在空间狭小、密闭等场景的应用，也降低了传感器的稳定性和抗干扰能力。单个电感和同类型电容器也存在频率重叠、不同参数的信号解耦困难、制作难度大、面积大等问题。

5、为了解决上述问题，迫切需要开发能够同时测量温度和湿度的双参数lc传感器，以满足环境监测精度和多样性的需求。这样的创新将为传感器技术的发展开辟新的前景，使其更好地服务于人类生产和生活的各个领域。

技术实现思路

1、针对上述问题，本申请提出一种无线无源双参数传感器，通过叉分电容的不同部分串联同一电感的不同匝数构成温度、湿度敏感单元，基于温度、湿度变化时温敏、湿敏材料的介电常数引起电容变化规律，通过第一lc谐振回路和第二lc谐振回路响应环境温度、湿度的变化，一定程度上解决了多参数测量的串扰问题，实现了对温度和湿度双参数进行测定的功能，且测试灵敏度高。

2、本发明公开了一种无线无源双参数传感器，包括螺旋电感，叉分电容，基底，通孔，湿敏材料、温敏材料。叉分电容由第一叉指电容和第二叉指电容组成，其中第一叉指电容和第二叉指电容的叉指对数不同。第一叉指电容、第二叉指电容分别通过基底上设置的通孔串联同一电感的不同匝数，分别形成第一谐振回路、第二lc谐振回路作为第一谐振电路、第二lc谐振电路。温敏材料和湿敏材料，分别涂敷在叉分电容中的第一叉指电容和第二叉指电容表面上。结合温度或湿度下不同介电常数的敏感材料和lc谐振电路无线无源检测的实现方法，实现了一个电感进行双参数测量、频率隔离等功能，解决了多参数测量中双电感产生的串扰问题，且一定程度上提升了传感器的灵敏度和抗干扰能力。

3、采用该结构的传感器可以实现温、湿度测量、高灵敏度、无源无线检测和低功耗的温、湿度检测，解决在材料、可靠性、可重复性和生产成本等诸多方面的问题，从而为实现无线无源多参数传感器的产业化应用提供了支持和保证。

技术特征：

1.一种无线无源双参数传感器，其特征在于，包括：螺旋电感，叉分电容，基底，湿敏材料、温敏材料；

2.根据权利要求1所述的一种无线无源双参数传感器，其特征在于，所述螺旋电感为平面单螺旋结构。

3.根据权利要求2所述的一种无线无源双参数传感器，其特征在于，所述平面单螺旋电感的线圈匝数为9~11匝。

4.根据权利要求1所述的一种无线无源双参数传感器，所述第一lc谐振回路比所述第二lc谐振回路的电感圈数多6~8匝。

5.根据权利要求1所述的一种无线无源双参数传感器，其特征在于，所述叉分电容的所述第一叉指电容和所述第二叉指电容的叉指对相差1~2对。

6.根据权利要求1所述的一种无线无源双参数传感器，其特征在于，所述基底包括硫酸钡、二氧化钛粉和玻璃粉制成的复合材料。

7.根据权利要求1所述的一种无线无源双参数传感器，其特征在于，所述湿敏材料包括聚酰亚胺/二硫化钼制成的复合材料。

8.根据权利要求1所述的一种无线无源双参数传感器，其特征在于，所述温敏材料包括pvdf粉末和pzt粉末制成复合材料。

9.根据权利要求1~8所述的一种无线无源双参数传感器，其特征在于，其读出系统包括：单片机控制模块、dds扫频信号发生模块、读取线圈、信号解耦模块、数据缓存模块、解算模块、显示模块；

10.根据权利要求9所述的一种无线无源双参数传感器，其特征在于，所述信号解耦模块通过温度段带通滤波器和湿度段带通滤波器提取温度、湿度谐振信息。

技术总结本发明涉及温度、湿度检测技术领域，公开了一种无线无源双参数传感器，包括螺旋电感，叉分电容，基底，通孔，湿敏材料、温敏材料。叉分电容由第一叉指电容和第二叉指电容组成。第一叉指电容、第二叉指电容分别通过基底上设置的通孔串联同一电感的不同匝数，分别形成第一谐振回路、第二LC谐振回路作为第一谐振电路、第二LC谐振电路。温敏材料和湿敏材料分别涂敷在叉分电容中的第一叉指电容和第二叉指电容表面上。当外部环境温度或湿度发生变化时，温敏材料或湿敏材料因温度或湿度变化导致介电常数发生变化，引起对应部分的谐振频率变化，通过对谐振频率与温度、湿度的函数关系实现对温、湿度的无线无源检测。技术研发人员：董志成,程旭东,金晶,江婷婷,朱云龙,郭荣迪,李健受保护的技术使用者：中国计量大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4