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:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2006
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.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| id |
irk-123456789-53273 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-532732014-01-19T03:14:40Z Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров Карапетьян, Г.Я. Катаев, В.Ф. Сенсоэлектроника Применение пассивных датчиков позволит отказаться от передатчиков и источников питания, применяемых в настоящее время с активными датчиками, работающими по радиосигналу. 2006 Article 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 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53273 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Сенсоэлектроника Сенсоэлектроника |
| spellingShingle |
Сенсоэлектроника Сенсоэлектроника Карапетьян, Г.Я. Катаев, В.Ф. Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров 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. |
| format |
Article |
| author |
Карапетьян, Г.Я. Катаев, В.Ф. |
| author_facet |
Карапетьян, Г.Я. Катаев, В.Ф. |
| author_sort |
Карапетьян, Г.Я. |
| title |
Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров |
| title_short |
Пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров |
| 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_sort |
пассивный датчик на поверхностных активных волнах для дистанционного контроля параметров |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Сенсоэлектроника |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53273 |
| 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. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT karapetʹângâ passivnyjdatčiknapoverhnostnyhaktivnyhvolnahdlâdistancionnogokontrolâparametrov AT kataevvf passivnyjdatčiknapoverhnostnyhaktivnyhvolnahdlâdistancionnogokontrolâparametrov |
| first_indexed |
2025-07-05T04:43:10Z |
| last_indexed |
2025-07-05T04:43:10Z |
| _version_ |
1836780713678995456 |
| 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
|