[发明专利]集成自校准电路的无线传感测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感测量系统。该系统集成自校准电路，测量精度高。

背景技术

无线传感测量技术广泛应用于各个领域，包括温度、湿度、压力等的实时监测。由于复杂度低、成本低、寿命久等显著优点，无线传感测量系统中无源传感芯片比有源传感芯片得到了更广泛的应用。无源无线传感测量系统包括发射芯片和无源传感芯片两个部分，无源传感芯片将发射芯片发射的电磁波转化为自身所需要的能量，并将传感器所检测的变量转化为数字信号，耦合到发射芯片。发射芯片可检测出该数字信号并交由单片机处理。

但由于无线传感测量系统经常在环境恶劣的情况下使用，比如高温，潮湿等，常规的测量方法会受到较大的影响，并导致测量结果误差较大。本发明在无线传感测量芯片组中集成自校准电路，该电路结构简单，同时大大减弱工作环境、生产工艺对测量精度的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成自校准电路的无线传感测量系统。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：该集成自校准电路的无线传感测量系统包括发射芯片、无源传感芯片和一对谐振线圈，所述发射芯片包括锁相环、功率放大器、幅度检测器和第一数据处理器，所述无源传感芯片包括负载调制器、能量转换器、第二数据处理器和模数转换器；所述锁相环的输出端与功率放大器的输入端连接，幅度检测器的输出端与第一数据处理器连接；所述能量转换器的参考电压输出端与模数转换器连接，所述模数转换器的输出端与第二数据处理器的输入端连接，第二数据处理器的输出端与负载调制器连接；负载调制器、能量转换器和所述一对谐振线圈中的其中一个谐振线圈相互并联，功率放大器、所述一对谐振线圈中的另一个线圈、幅度检测器依次连接。

进一步地，本发明所述第一数据处理器包括解码器、反相器、第一锁存器、第二锁存器、除法器、乘法器和数据接口转换器；所述解码器的数据输入端与幅度检测器的输出端连接，所述解码器的其中一位数据输出端分别与第一锁存器的时钟端、反相器的输入端连接，解码器的其它位数据输出端与第一锁存器、第二锁存器的各数据输入端对应连接；反相器的输出端与第二锁存器的时钟端连接，第一锁存器的数据输出端与除法器的除数输入端连接，第二锁存器的数据输出端与乘法器的其中一个输入端连接，乘法器的另一个输入端与高电平连接，乘法器的输出端与除法器的被除数输入端连接，除法器的商输出端与数据接口转换器的数据输入端连接。

进一步地，本发明所述模数转换器包括选择器、计数器、第三锁存器、比较器、D触发器、延迟单元、二分频器、电流源、电容和NMOS管，所述电流源与电容串接，NMOS管与电容并联，所述电容的其中一端接地，该电容的另一端与比较器的V+端连接；选择器的1端口与能量转换器的参考电压输出端连接，选择器的输出端与比较器的V-端连接，比较器的输出端与D触发器的数据端连接，D触发器的输出端分别与第三锁存器的时钟端、延迟单元的输入端连接，延迟单元的输出端分别与二分频器的输入端、NMOS管的栅极、计数器的复位端连接，二分频器的输出端与选择器的选择端、第三锁存器的其中一位数据输入端连接，第三锁存器的其他数据输入端与计数器的数据输出端连接。

与现有技术相比，本发明具有的有益的效果是：

a)无源传感芯片中模数转换器集成选择器，选择器在能量转换器产生的参考电压V_ref和传感器与固定电阻的分压V_data中选择其一并输出给比较器的V-端。因而，本发明所提出的模数转换器不仅采样参考电压V_ref值，而且采样传感器检测变量V_data的值，采样的变量是传感器电压比参考电压的相对值。通过二分频器的控制，模数转换器的采样对象在参考电压V_ref与传感器检测变量V_data之间自动切换。传统的测量方法仅测量传感器检测变量V_data的值，但由于环境变化、工艺偏差等的影响，参考电压V_ref会发生变化导致测量结果不准确。与常规方法不同，本发明利用模数转换器采样传感器检测变量V_data与参考电压V_ref的值，从而获得的相对值避免了因参考电压不稳定而对测量精度造成的影响。