Разработка конструкционных и технологических решений создания электронных устройств на поверхностных акустических волнах и встречно-штыревых преобразователях

• Автор: Катаев, Владимир Федорович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ДАТЧИКОВ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

И УСТРОЙСТВ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ

1Л. Беспроводные датчики физических величин

1.2. Устройства идентификации на ПАВ

Выводы к гл.

2. ОДНОНАПРАВЛЕННЫЕ ВШП С ВНУТРЕННИМИ ОТРАЖАТЕЛЯМИ, РАБОТАЮЩИХ НА ОСНОВНОЙ ЧАСТОТЕ И ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ГАРМОНИКАХ

2.1. Введение

2.2. Описание конструкции и расчет однонаправленных ВШП

с внутренними отражателями новой конструкции

2.3. ВШП, работающие на пространственных гармониках
Выводы к гл.
3. ПАССИВНЫЕ ДАТЧИКИ НА ПАВ
3.1. Исследование прохождения ПАВ под управляющим ВШП
3.2. Конструкция датчика
3.3. Датчик давления на основе составной ЛЗ
3.3.1. Принцип действия
3.3.2. Конструкция упругого элемента
3.4. Датчик перемещения на основе валика
3.5. Датчики давления и уровня жидкости на основе датчика перемещения
3.6. Датчик измерения давления на основе мембранного конденсатора
Выводы к гл.
4. УСТРОЙСТВА ИДЕНТИФИКАЦИИ НА ПАВ
4.1. Введение
4.2. Разработка и изготовление радиочастотных идентификационных (РЧИД) меток в диапазоне частот 860-890 МГц
4.2.1 Разработка и изготовление фотошаблонов РЧИДметок
4.2.2. Изготовление РЧИД меток
4.3. РЧИД метки в диапазоне частот 2400-2480 МГц
4.4. Разработка, изготовление и исследование РЧИД меток на ПАВ
в диапазоне частот 2400-2483 МГц, работающих на основной частоте
4.4.1. Разработка и изготовление фотошаблонов
4.4.2. Изготовление РЧИД меток
4.5. Возможность конструирования устройства сочетающего одновременно датчик и идентификацию
Выводы к гл.
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДАТЧИКОВ И МЕТОК..
5.1 Методика контроля параметров датчиков и устройств идентификации (описание стенда для измерения параметров датчиков и устройств
идентификации)
5.2. Результаты измерения датчиков
5.2.1. Результаты измерения датчика температуры
5.2.2.Результаты измерения датчика давления
5.2.3. Экспериментальные результаты датчиков давления с мембранным конденсатором
5.2.4. Проведение дистанционных исследований
5.3.Экспериментальное исследование РЧИД меток
5.3.1. РЧИД метки в диапазоне 860-870 МГц
5.3.2. РЧИД метки в диапазоне 2400-2483 МГц
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования
Проблема беспроводного дистанционного контроля физических параметров (давления, температуры, влажности и др.) в настоящее время осуществляется с помощью различных датчиков по радиосигналу, т.е. к датчику придается радиопередатчик, который осуществляет беспроводную передачу информации от датчика. Все передатчики требуют источник питания. Возникает необходимость его периодической замены. Так как датчик может быть установлен в труднодоступном месте (например внутри вакуумной камеры технологической установки) или использоваться в условиях, при которых невозможна замена источника питания при работающем контролируемом объекте (например непрерывный цикл получения наноструктур), это часто невозможно. Неудовлетворенная потребность в подобных датчиках по данным ВТО составляла в 2012 более двух триллионов штук.
В предлагаемых датчиках проблема замены источника питания отсутствует. Такой датчик может быть установлен в труднодоступном или опасном месте лишь однажды. Разработка данных устройств позволит:
1. Создать системы беспроводного дистанционного контроля физических параметров (давления, температуры, влажности, радиоционного фона) в труднодоступных местах, не требующих питания, монтируемых однократно и позволяющих осуществить комплексный мониторинг напряженного состояния и ресурсной способности (наличие трещин, расслоений, дефектов и т.п.) узлов и конструкций, технологических режимов, а также безопасности обслуживающего персонала с одновременной идентификацией нескольких тысяч подобных устройств.
2. Создать системы беспроводного непрерывного получения и обработки информации о состоянии параметров технологического процесса и

1500 длин ПАВ на центральной частоте достаточно изменение скорости ПАВ в одном из каналов относительно другого на 0,03%. Следует отметить, что в наших экспериментах максимальное изменение скорости ПАВ под управляющими ВШП достигало 1%. На рис. 3.1 показана реализация одной из конструкций предлагаемого датчика для измерения параметров жидкости.
Управляющий ВШП

Приемо-передаюппш ВШП
Импеданс 1. контактирующий с жидкостью
Отражательный ВШП
Рис. 3.1. Датчик физической величины для измерения параметров жидкости
Для того, чтобы рассчитать амплитуду и фазу ПАВ, прошедшей и отраженной от ВШП необходимо рассмотреть задачу возбуждения и приема ПАВ ВШП.
Коэффициент прохождения ПАВ под ВШП и коэффициент отражения ПАВ от ВШП соответственно равны [20]:
_ В0 _ — оК -, — Ва + у Ун
прмод ~ Л - °>ст ~Ва+КУН + Са) ’
(3.1)
к = Л. _ Вп-Аа =_______________]Оа
°"'г Л0 Д, — соСт — Вал- Д7Я + Са)'
Из выражений (3.1) видно, что коэффициент прохождения и отражения зависят от внешней нагрузки 7#, подключаемой к ВШП, причем максимальное влияние внешняя нагрузка оказывает тогда, когда выполняется условие