[发明专利]一种复合编码型SAW温度、压力集成传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合编码型SAW温度、压力集成传感器及其制备方法，包括衬底及设置在衬底表面的压电材料，所述压电材料上设有SAW谐振器，所述衬底内部设有密封腔。利用沉积在压电材料上的SAW谐振器会随外界温度而改变谐振频率的效应来测定温度；利用生长在空腔上的SAW谐振器会随外界压力而改变谐振频率的效应来测定压力。本发明所述复合编码型SAW温度、压力集成传感器无需内加能源来驱动且不需要使用导线传输信号，使传感器具备了无线无源，能在在高温、高压、密封空间等极端恶劣环境中工作的特点。通过使用时间编码技术，询问射频信号可以很容易地测定两个不同的SAW谐振器的谐振频率，不会造成混叠。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种复合编码型SAW温度、压力集成传感器及其制备方法。

背景技术

在工业生产、电子产品、安全检测中，传感器得到了越来越多的运用，其中测量温度和压力的传感器使用得尤为频繁。传统的温度传感器或者压力传感器在使用时需要用导线将信号接收设备与传感器相连接，有些传感器在使用时还需要外供驱动源。在一些需要信号接收设备与传感器隔离的场合，例如行驶中的汽车中的轮胎温度、压力监测，这类传感器就无法发挥作用。并且在小型化、低功耗逐渐成为电子产品设计主题的趋势下，在电子产品中使用这类功耗较高，不便于集成的传感器并不是一个比较好的选择。复合编码型SAW(声表面波)温度、压力传感器能够实现无源无线，并且具有大响应能量和长持续时间的谐振特性，以及具有多个时间码的时分特性。而基于MEMS(微电子机械系统)加工技术的SAW传感器还具有体积小，价格低，与集成电路工艺兼容，产品一致性好的特点，完全合适在上述相似场合中使用。

压力传感器水利水电、铁路交通、智能建筑、电子产品等行业具有十分重要的应用。其工作原理一般是：空腔或薄膜在压力的作用下会发生形变，通过柔性电阻器或SAW谐振器检测空腔或薄膜的形变量来测量压力的大小。

现有技术存在以下缺陷：传统的通过测定空腔形变量来测定压力的传感器，其空腔由上下对应的两凹形材料键合或焊接而成，在气密性与机械强度等方便存在着天然的缺陷。现有技术中的温度传感器、压力传感器使用导线传输采集到的信号，难以与处理单元集成，需要消耗能量，在一些极端恶劣环境中会受到影响甚至无法工作的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种复合编码型SAW温度、压力集成传感器及其制备方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种复合编码型SAW温度、压力集成传感器，包括衬底及设置在衬底上表面的压电材料，所述衬底内部设有密封腔，所述压电材料至少有两块，其中至少一块压电材料设置在衬底密封腔正上方，另有至少一块压电材料设置在衬底无密封腔部位上方；每块压电材料上均设有SAW谐振器；其中位于密封腔正上方的SAW谐振器作为压力传感器，位于衬底无密封腔部位上方的SAW谐振器作为温度传感器，利用在密封腔上的SAW谐振器会随外界压力而改变谐振频率的效应来测定压力，利用沉积在压电材料上的SAW谐振器会随外界温度而改变谐振频率的效应来测定温度。

作为优选方案，所述的复合编码型SAW温度、压力集成传感器，所述SAW谐振器包括反射栅、第一叉指电极IDTs、第二叉指电极IDTs、第三叉指电极IDTs、平面电感和电容器；

所述反射栅用于反射声表面波信号传送给第一叉指电极IDTs，所述第一叉指电极IDTs用于对接收到的声表面波信号进行选频，第二叉指电极IDTs作为信号延迟线，所述第三叉指电极IDTs连接有微带天线，用于接收和发送无线电波信号；所述平面电感和电容器构成L型阻抗匹配网络，第一叉指电极IDTs通过电互连线连接到阻抗匹配网络的输入端，阻抗匹配网络的输出端通过电互连线连接到第二叉指电极IDTs，第二叉指电极IDTs把电信号转换为声表面波信号，传送给第三叉指电极IDTs，第三叉指电极IDTs将声表面波信号转换为电信号，并通过微带天线把电信号发送出去。