[发明专利]用于测量无线传感器中的可变阻抗元件的系统和方法

说明书

本发明涉及用于测量无线传感器中的可变阻抗元件的系统和方法。一种由电感性发射器供电的无线远程传感器，其被配置为产生基于一个或多个感测的参数而变化的振荡波。该振荡波通过反射阻抗传送到电感性发射器，在此其被检测以确定感测的值。在另一方面中，本发明提供一种无线远程传感器，其具有惠斯通电桥装置，该惠斯通电桥装置具有内部谐振电路以产生表示感测的值的电磁场。在第三方面中，本发明提供一种具有来自于基准电路和传感器电路的光反馈的无线远程传感器。在第四方面中，本发明提供一种无线远程温度传感器，其具有印刷在具有高热膨胀系数的材料上的线圈，使得当温度升高或减小时线圈的尺寸和/或形状变化。

技术领域

本发明涉及无线传感器，并且更具体地涉及用于在无线远程传感器中远程供电和远程确定传感器的值的系统和方法。

背景技术

无线远程传感器的发展受到越来越多的关注。无线远程传感器可用于多种应用中。例如，无线远程传感器可包括皮肤和体内医用传感器、电感性供电加热和烹饪容器以及位于产品包装内的传感器。某些示例性的无线远程传感器在由Baarman等人于2011年4月8日提交的题为“Point of Sale Inductive Systems and Methods'’的美国专利申请号No.13/082,503以及由Baarman等人于2011年4月8日提交的题为“Point of SaleInductive Systems and Methods”的美国专利申请号No.13/082,513中被示出，这两篇专利申请的全部内容通过引用被并入这里。

无线远程传感器方便之处在于其提供了测量相关信息以及将测量结果传送给接收器而无需导线的机制。例如，可通过插入传感器来进行测量。进一步，在进行测量之后，无需拔下传感器。利用体内医用传感器，与传感器进行无线通信的重要性甚至更大。

无线远程传感器通常与电感性收发器通信且通过其来供电。这意味着无需导线或其它直接电接触就能够将用于操作传感器的功率提供给无线远程传感器。例如，许多传统的远程传感器从电感性无线电源以无线方式接收功率。利用电感性供电的无线远程传感器，通过反射阻抗将传感器值(例如，远程传感器所测量的值)传送到电感性发射器是少见的。许多传统的无线远程传感器引入了具有电容或电阻的传感器，所述电容或电阻作为待测量的参数的函数而变化。例如，当测量温度时，传感器可能包括具有随温度变化的阻抗的热敏电阻器。作为另一个例子，传感器可能包括具有随温度改变其介电常数的电介质的电容器。远程传感器通常配置有可变电容器或者电阻器，其被布置作为简单的RLC电路的一部分，使得传感器中的变化导致RLC电路的谐振频率的变化。RLC电路电感性耦合到电感性发射器使得通过反射阻抗RLC电路影响电感性发射器中的功率特性。例如，RLC电路的反射阻抗可能影响电感性发射器储能电路中的电流幅度。相应地，在使用时，传感器的值传送回电感性发射器，在电感性发射器中该值能够被监测电感性发射器中的功率特性的传感器检测到，例如，在电感性发射器储能电路中的电流幅度和/或功率的谐振频率方面。

经验表明，在电感性发射器中难于检测到无线远程传感器的阻抗的相对小的变化。进一步，这些变化可能被电感性发射器和远程传感器之间的耦合变化或者制造公差的变化所掩盖。

发明内容

一方面，本发明提供了一种无线远程传感器，该无线远程传感器配置为产生基于一个或多个感测参数而变化的振荡波。该振荡波通过反射阻抗传送到电感性发射器，其在电感性发射器中被检测以确定(多个)感测参数的值。在一个实施例中，振荡波大致是由充电/放电电路产生的方波，方波的低部分与充电时间相对应，且高部分与放电时间相对应。可替代地，振荡波可产生为正弦波。

在一个实施例中，该充电/放电电路包括充电子电路和放电子电路。该充电子电路可包括RC电路，其具有在充电周期中充电的充电电容器。在一个实施例中，RC电路包括充电电阻器，并且需要对充电电容器充电的时间根据充电电阻器的值而变化。