谐振型声表面波无源无线温度传感器件优化

崔柏乐王 文∗单长锁曲 波

(1.中国科学院大学，北京 100190；2.中国科学院声学研究所，北京 100190；3.江苏声立传感技术有限公司，江苏 南通 226000；4.苏州大学电子信息学院，江苏 苏州 215000)

目前，温度传感器的类型包括电容式、光纤式、红外式、声表式等几种[1－2]，但随着工业化的不断发展，测温环境的多样性，复杂性以及危险性，对测温器件的性能要求不断提高，特别是传统的有源测温方式难以满足高温高压、高辐射以及无人值守的应用环境。 声表面波(SAW)技术提供了一种新型温度传感方式，具有高稳定性、快速响应、高灵敏度等优点[3]，并且利用其可通过接收电磁波激励的特点可结合射频雷达技术实现无源无线的温度传感方式，在工业制造、电力传输、航空航天、毒气检测等领域备受关注[4－5]。

SAW 是利用压电效应在压电晶体表面沉积金属叉指电极所激励的沿晶体表面传播的机械声波。压电晶体的线性热膨胀效应将会导致SAW 传播速度与温度的线性关联，利用这一特点即可构建基于SAW 的温度传感器。 其独特优势在于，SAW 可通过接收电磁波信号激励，传感信号则可通过无线传输，由此可实现无源无线的传感方式。 无源无线SAW 温度传感系统如图1 所示。

图1 无源无线SAW 温度传感器系统

射频读取模块发射特征频率的电磁波信号，由SAW 器件的叉指换能器(IDT)接收并转换成沿压电晶体表面传播的SAW。 传播SAW 再经由叉指换能器转换成可接收的电磁波信号。 由于压电晶体自身的热膨胀效应可导致SAW 传播速度的变化，因此，对接收的电磁波信号解耦即可提取温度信号。……