[发明专利]无源型无线传感系统及方法

说明书

本发明涉及一种无源型无线传感方法及系统，该方法包括如下步骤：将至少一对第二谐振电路对称的连接在第一谐振电路的两端部处；于第一谐振电路和第二谐振电路的连接端部接入旁路电容；于位于最外侧的一个第二谐振电路中连接交流源，另一个第二谐振电路中连接负载，从而形成读取系统，且第一谐振电路中的第一线圈作为读取系统的检测端；在利用检测端进行检测时，根据交流源与对应的第二谐振电路间的耦合速率调节旁路电容以使得读取系统进入奇数阶奇异点状态，从而实现了提高检测端的检测灵敏度。本发明通过让系统进入奇数阶奇异点状态，系统的频率劈裂随耦合速率的2/(n+1)次方变化而变化，耦合的影响被显著放大，灵敏度得到了提高。

技术领域

本发明涉及传感技术领域，特指一种无源型无线传感系统及方法。

背景技术

在工业及医学领域中，外界变化的监测对我们来说十分重要。然而，很多情况下待监测对象与传感器之间无法使用导线建立直接的连接，例如医疗上的眼内压力监测，汽车工业中的轮胎压力监测以及高温压力传感等。因此，无线传感器对实现这些苛刻环境中的非接触监测有着潜在的优势。基于电感—电容(LC)谐振的无源型无线传感器已在诸多测量领域被提出，这类无源型无线传感器一般由读取线圈和传感线圈构成，工作原理是将待监测的物理量转换成传感线圈的共振频率偏移量，再被互感耦合的读取线圈所监测到。当读取线圈放置在传感线圈附近时，读取线圈与传感线圈较大的耦合会引起无线传感器的频率响应发生变化，而通过测量其变化量可以得出传感线圈的位置。然而，当读取线圈距离传感线圈较远时，受线圈几何尺寸的研究限制，相应的频率偏移量会下降到固有的检测极限以下而无法被探测到。因此，亟需设计一种可以在弱耦合区域放大耦合的影响的方案来提高无线传感器的灵敏度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种无源型无线传感系统及方法，解决现有的无线传感器在距离较远时频率偏移量下降到固有的检测极限以下而无法被探测到的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种无源型无线传感方法，包括如下步骤：

提供第一谐振电路和至少一对第二谐振电路，将所述的至少一对第二谐振电路对称的连接在所述第一谐振电路的两端部处；

于所述第一谐振电路和所述第二谐振电路的连接端部接入一旁路电容；

于位于最外侧的一个第二谐振电路中连接交流源，位于最外侧的另一个第二谐振电路中连接负载，从而形成读取系统，且所述第一谐振电路中的第一线圈作为所述读取系统的检测端；以及

在利用所述检测端进行检测时，根据所述交流源与对应的第二谐振电路间的耦合速率调节所述旁路电容以使得所述读取系统进入奇数阶奇异点状态，从而实现了提高检测端的检测灵敏度。

本发明的无源型无线传感方法利用第一谐振电路和至少一对第二谐振电路及旁路电容构成读取系统，且第一谐振电路中的第一线圈作为读取系统的检测端，用于实现对待检测对象进行无线检测，在检测时，读取系统通过调节旁路电容以进入奇异点状态，当待检测对象距检测端很远时，该待检测对象与第一线圈的耦合速率接近于0，读取系统的频率劈裂随耦合速率的2/(n+1)次方变化而变化，其中的n为第一谐振电路和第二谐振电路的数量，耦合的影响被显著放大，检测端及读取系统的检测灵敏度得到了提高。

本发明无源型无线传感方法的进一步改进在于，在所述第二谐振电路的数量为两对以上时，于相邻的两个第二谐振电路的连接端部处接入一旁路电容；

根据所述交流源与对应的第二谐振电路间的耦合速率同步的调节所有的旁路电容。

本发明无源型无线传感方法的进一步改进在于，在调节所述旁路电容时，根据所述旁路电容调节后的大小，调节所述第一谐振电路中的第一电容和所述第二谐振电路中第二电容。