專利名稱：應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于無線壓力傳感器中的聲表面波(Surface Acoustic wave: SAW) 反射型延遲線(以下簡稱SAW反射型延遲線)，特別是涉及一種具有控制電極寬度單向 單相換能器結構與短路柵反射器的SAW反射型波延遲線。
背景技術：
基于安全性的理由，汽車輪胎壓力監控系統(Tire pressure monitor system: TPMS)將 成為目前發展最快的汽車電子應用。近年來，SAW技術開始應用到這種無線TPMS系統 之中，相對于其他類型的無線壓力傳感器，其主要優點是傳感器器件本身絕對無源，不 需要電池供電，質量與體積小，已開發出來出的實驗傳感器僅5g左右，可以在高溫等惡 劣環境下工作。因此SAW模式成為當前TPMS發展的一種重要發展趨勢。目前大致有兩 種SAW器件結構應用于TPMS系統 一種是單端對SAW諧振器模式，通常采用兩個單 端對SAW諧振器，其基本原理是將一個單端對諧振器置于振動基片上所謂振動膜拉伸區 域(一般位于振動膜的中心位置)作為壓力檢測，而另外一個諧振器則置于壓力檢測區 域之外的振動膜邊緣位置，作為對壓力檢測的溫度補償。由于外圍壓力環境的變化引起 振動膜彎曲變形與表面應用/應變的分布發生改變，導致SAW速度的線性變化，從而引 起傳感器頻率變化，以此實現對外圍壓力的無線檢測，并通過頻率差分輸出模式來對外 圍環境溫度變化進行補償。然而，由于SAW諧振器諧振頻率的高溫靈敏度，系統輸出信 號將受到射頻通道的諧振部分、天線與匹配網絡的嚴重干擾。還有，由于壓力檢測的諧 振器與溫度補償諧振器難以處于同一方位，這樣，由于基片表面的熱梯度誤差不可能完 全有效實現溫度的補償效應。目前， 一種SAW反射型延遲線結構開始應用于無線壓力檢 測，這種器件通常由一個壓電基片，與采用半導體平面工藝制作的一個叉指換能器與沿 聲波傳播方向設置的若干反射器(其反射器數目取決于實際應用)組成。
作為例子，現有技術中所報道的應用于TPMS中的采用SAW反射型延遲線的SAW 無線壓力傳感器如圖la所示(文獻1: "H.Scherr et al， "Quartz pressure sensor based on SAW reflective delay line", in Proc.正EE Freq. Contr. Symp.， 1996, pp. 660-664"中所記載)。這種 壓力傳感器由一個SAW反射型延遲線1，封裝底座9以及SAW反射型延遲線1與封裝底座9由黏合劑8密封形成的具有參考壓力的密封腔10。
作為例子，常規結構的應用于TPMS的SAW反射型延遲線1，它由壓電基片和沿聲 波傳播方向設置的三個反射器組成，如圖lb所示，其中3為壓電基片，4為叉指換能器， 5, 6和7為三個反射器，換能器4與三個反射器之間的距離根據壓電基片尺寸大小以及 時延要求來確定。
基于這種SAW反射型延遲線結構的無線壓力傳感器的基本原理是SAW反射型延 遲線1的叉指換能器4通過導電膜2與無線天線11相連，并將無線天線11接收來自讀 取單元(Reader unit)的電磁波信號轉換成SAW信號，并沿壓電基片3表面傳播，繼而 聲波信號為反射器5， 6和7所反射，并通過叉指換能器4重新轉換成電磁波信號，通過 無線天線11為接收器所接收。這樣，將這種SAW壓力傳感器內置于輪胎之中，胎內壓 力引起振動膜的彎曲變形導致振動膜表面應變分布變化，從而引起SAW速度的變化，繼 而導致時域反射信號的時延(相位)變化，這樣就可以實現對胎壓的實時檢測。據報道 的原型采用SAW反射型延遲線的壓力傳感器的壓力檢測的分辨率達到了 1%，如文獻2: MJungwirth et al, "Micromechanical precision pressure sensor incorporating SAW delay line", Acta. Mechanica., Vol.158, 2002, pp.227-252所介紹。由于這種SAW壓力傳感器由 單個器件構成，結構簡單，又采用如文獻3: MJungwirth et al, "Micromechanical precision pressure sensor incorporating SAW delay line", Acta. Mechanica., Vol.158, 2002, pp.227-252 中所描述的差分溫度補償方法，可以是系統不易受到檢測環境影響因素的干擾，具有良 好的溫度穩定性；以相位作為傳感器輸出信號，具有較高的靈敏度分辨率，且器件本身 可以實現絕對無源，因此，這種壓力傳感器具有良好的應用前景，引起人們極大的興趣。 對于這種SAW壓力傳感器，其傳感元反射型延遲線的設計直接決定了傳感器的各種性能 指標，這就需要一種低損耗，高信噪比且具有均一陡直尖銳度高的時域反射峰的反射型 延遲線。但是目前應用于TPMS壓力檢測的SAW反射型延遲線由于器件結構上存在如下 的問題，阻礙了這種壓力檢測模式的實用化。
首先，上述常規SAW反射型延遲線1所采用的叉指換能器4是一種雙向換能器結構， 導致聲波雙向傳播，從而增加了聲傳播損耗；另外，為了減小由于外圍環境溫度引起的 不穩定性，通常采用具有較低溫度系數的石英作為基片材料，然而，石英較小的壓電系 數使得SAW器件難以實現低損耗與高信噪比。因此，現有技術的SAW反射型延遲線損 耗較大(一般都在50 60dB)，信噪比較低，這就嚴重影響到了壓力檢測范圍以及無線 讀取距離(無線讀取距離與器件損耗呈反比關系，文獻4: C.E.Cook, M.Bernfeld: Radar signals，Norwood，MA，Artech House, 1993)。另夕卜，現有技術的反射型延遲線的未能實現 陡直尖銳的反射系數Su的時域反射峰，這就不利于時域時延信號的準確提取，從而引起檢測信號的較大偏差。
另外，上述應用于壓力傳感器的常規SAW反射型延遲線1通常采用單指型或者叉指 換能器型作為延遲線的反射器。叉指型的反射器具有較大的反射系數，因此可以較好的 改善器件損耗與信噪比，但是由于叉指電極指間反射以及聲電再生引起較大的時域噪聲。 單指型的反射器可以降低器件時域噪聲，但是較小的反射系數導致器件損耗較大，信噪 比低。
此外，由于聲波傳播衰減，通常延遲線較長的傳播路徑導致源自各個反射器的反射 峰均一性差，離換能器越遠，其損耗越大，信噪比越低，直接影響到時域時延信號的提 取。
發明內容
本發明的目的在于解決上述的應用于無線壓力傳感器中的SAW反射型延遲線所存 在的問題；為了實現延遲線具有低損耗、低時域噪聲、高信噪比、較高陡直尖銳度的反 射峰以及均一時域響應的特點，從而提供一種采用4inYXLiNb03壓電基片，以鋁為叉指 電極，采用控制電極寬度/單相單向換能器(EWC/SPUDT)與短路柵反射器結構的SAW 反射型延遲線。
本發明的目的是這樣實現的
本發明提供的應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線，如圖2a所示，包括 一個壓電基片3， 一個叉指換能器4與3個反射器；
所述的壓電基片3作為振動膜，在所述的壓電基片3上沿聲波傳播方向設置所述的 叉指換能器4，和設置第一反射器5，第二反射器6與第三反射器7，以及置于該壓電基 片3兩端的吸聲膠15;其特征在于，
所述的壓電基片3為一塊Y向旋轉41。沿X方向傳播的鈮酸鋰(LiNb03)基片，其 機電耦合系數為17.2%，聲傳播速度為4750m/s;
所述的叉指換能器4為以鋁做電極的控制電極寬度單相單向換能器(EWC/SPUDT)， 具體結構如圖3a所示；該控制電極寬度單相單向換能器由至少2個以上叉指電極對17， 和在2個叉指電極對17之間設置一電極寬度為1/4人的反射電極16，其中X:聲波波長； 所述的反射電極16與所述的叉指電極對17之間的距離為3/16入，該叉指電極對17由兩 個1/8X的電極組成；其中反射電極16的位置取決與基片與反射電極16的材料，例如， 用41。YXLiNb03壓電基片和鋁電極，反射電極16置于叉指電極對17的左側，即與單向 輻射聲波相反的方向；這種單向單相換能器的基本原理是利用分布的反射電極16反射引 起的前向與反向傳播的聲波相位疊加，有效提升前向聲波，而抑制甚至抵消反向聲波的
6傳播，這樣就可以有效的改善器件損耗，提高反射型延遲線的信噪比性能；
所述的第一反射器5，第二反射器6與第三反射器7為短路柵反射器(具體結構如圖 3b所示);其中，所述的短路柵反射器由至少2個lZ4波長寬度的電極組成；由EWC/SPUDT 4通過無線天線11接收來自于無線讀取單元所發射的電磁波信號，并轉換成SAW信號， 聲波由EWC/SPUDT4激發，沿壓電基片3表面傳播，并分別由第一反射器5，第二反射 器6與第三反射器7所反射，反射的第一回聲波12，第二回聲波13與第三回聲波14通 過EWC/SPUDT4重新轉換成電磁波信號，由無線天線11傳回無線讀取單元，并通過信 號處理方法以評價時域響應的相位變化來實現對輪胎內壓力的檢測。
在上述的技術方案中，所述的第一反射器5與第二反射器6置于壓電基片振動膜3 的拉伸區域St內，其中第一反射器5位于壓電基片3中心位置，第二反射器6則位于壓 電基片3的拉伸區域St與壓縮區域Co交界處；第三反射器7則置于壓縮區內，如圖2b 所示
在上述的技術方案中，所述的反射電極16的位置取決于反射電極16的反射相位， 而它則與壓電基片3與反射電極16的材料有關；短路金屬柵條的反射系數由金屬柵條對 基片表面的壓電短路與力學負載效應引起的，根據文獻5:何世堂等，"聲表面波低插入 損耗濾波器的研制(I)——控制電極寬度單相單向換能器"，第23巻第3期，pp279-283， 對于本發明所涉及的具有高壓電系數的LiNb03基片，金屬柵條對基片表面的壓電短路效 應較為明顯，這樣其反射系數的相位就由金屬膜厚來決定了。另外在本發明中采用1500A 鋁膜作為電極材料，這樣根據上述文獻研究表明，在圖3a所示的控制電極寬度單相單向 換能器結構中獲得如圖2a中三個反射器方向的聲波單向輻射的條件是反射電極16置于 叉指電極對17的左側，即與單向輻射的聲波相反的方向。
在上述的技術方案中，EWC/SPUDT4指對數為10-20，以獲得較為陡直尖銳的時域 反射峰。
在上述的技術方案中，為補償聲波傳播衰減的影響，三個反射器的電極數均按照一 定規律設置，即離叉指換能器4最近的第一反射器5具有最少的電極數(例如3個寬度 為V4的電極)，第二反射器6與第三反射器7比第一反射器5電極數多(例如具有5個 寬度為的電極)，第二反射器6與第三反射器7的電極數相等；
在上述的技術方案中，所述的叉指換能器4與第一反射器5之間的距離為2752.5pm， 以此提供區隔環境噪聲回波與傳感器反射信號約1.2ps的足夠時延，第二反射器6與第一 反射器5之間的距離為5161.2pm，而第三反射器7與第二反射器6之間的距離為1041pm。
本發明的優點在于
7本發明提供的應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線，設計了一種控制電 極寬度單向單相換能器的結構，它是利用分布的反射電極16反射引起的前向與反向傳播 的聲波相位疊加，有效提升前向聲波，而抑制甚至抵消反向聲波的傳播，這樣就可以有 效的改善器件損耗，提高反射型延遲線的信噪比性能。
本發明提供的應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線，設計了一種短路柵 反射器的結構，由于該反射器具有較高的反射系數與零聲電再生反射，使得SAW反射型 延遲線具有良好的信噪比，同時降低反射峰間噪聲。
本發明提供的應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線，具有高壓電系數與 聲傳播速度的4rYXLiNb03 3作為壓電基片，具有較高的聲波速度(4750m/s)，壓電耦 合系數(17.2%)。并采用鋁電極的EWC/SPUDT與短路柵反射器結構，降低了器件損耗 (在本發明中時域Su信號中反射峰損耗約40dB)，改善了傳感器的信噪比；通過優化設 計SAW反射型延遲線的反射器電極指數、反射器聲孔徑，傳播路徑等，獲得均一損耗與 信噪比的時域反射器反射峰。通過優化的設計配置反射器的位置，以此獲得傳感器的溫 度補償與靈敏度改善。
本發明采用在壓電基片3兩端涂覆吸聲膠15，主要用于消除聲波的邊緣反射，以降低 器件邊緣反射引起的時域噪聲。
本發明為獲得較為陡直尖銳的時域反射峰，采用有限降低EWC/SPUDT 4的指對數 (10到20對)，相對于已有技術是一條較為有效的途徑。
圖la是常規SAW反射型延遲線結構應用TPMS中的無線SAW壓力傳感器結構示意圖
圖lb是展示一常規的以鋁為電極的SAW反射型延遲線結構示意圖
圖2a是展示本發明采用的SAW反射型延遲線結構示意圖
圖2b是展示本發明的SAW反射型延遲線反射器優化配置結構示意圖
圖3a是展示本發明SAW反射型延遲線所采用的EWC/SPUDT結構示意圖
圖3b是展示本發明SAW反射型延遲線所采用的短路柵反射器的結構示意圖
圖4是展示本發明SAW反射型延遲線的結構示意圖
圖5是展示本發明SAW反射型延遲線的測試時域響應曲線圖
圖面說明如下
1. SAW反射型延遲線 2.導電膜 3.壓電基片
4.叉指換能器 5.第一反射器 6.第二反射器7.第三反射器 10.密封腔體 13.第二回聲波 16.反射電極
8.黏合劑 ll.無線天線 14.第三回聲波 17.叉指電極對
9.封裝底座 12.第一回聲波 15.吸聲膠
具體實施例方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例對 本發明做進一步詳細說明。
參考圖2a，制作一具有控制電極寬度/單相單向換能器(EWC/SPUDT)與短路柵反 射器的應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線；該延遲線形狀大小為 16mmx6mmx35(Vm。本實施例的壓電基片3采用沿Y向旋轉41°， X方向傳播的鈮酸理
(LiNb03)基片作為振動膜；其壓電基片3的尺寸為(axb， a: 6mm， b: 16mm)，即 長16mm，寬6mm，厚度為350pm的41°YXLiNb03;該壓電基片具有較高的聲波速度
(4750m/s)，壓電耦合系數(17.2%)。如圖2b中所示，振動膜表面存在著兩種不同區域， 即拉伸區域(St)與壓縮區域(Co)，在拉伸區域即振動膜的中心區域，聲波速度降低， 而壓縮區域位于振動膜的邊緣，聲波速度升高。在壓電基片3上，沿聲波傳播方向設置 叉指換能器4和3個反射器，以及在基片兩端涂覆吸聲膠15。
參考圖3a，本實施例的叉指換能器4為以鋁做電極的控制電極寬度單相單向換能器
(EWC/SPUDT)，其中叉指電極對17和反射電極16均由1500A鋁膜制作；該單相單向 換能器由5個叉指電極對17，和在5個叉指電極對17之間設置的6個電極寬度為 的反射電極16組成，當然叉指電極對17還可以是10-20之間的任何數；反射電極16與 叉指電極對17 (由兩個1/8X的電極組成)之間的距離為3/16X。反射電極16的位置決定 于壓電基片3以及叉指換能器4的電極材料。在本發明實施例中采用4rYXLiNb03基片 與1500A鋁電極材料，圖3a所示的控制電極寬度單相單向換能器獲得如圖2a中三個反 射器方向的聲波單向輻射的條件是反射電極16置于叉指電極對17的左側，即與單向輻 射的聲波相反的方向。
第一反射器5，第二反射器6與第三反射器7為短路柵反射器(具體結構如圖3b所示)， 由最小為2個1/4波長寬度的電極組成；第一反射器5與第二反射器6置于壓電基片振 動膜3的拉伸區域St內，其中第一反射器5位于壓電基片3中心位置，第二反射器6則 位于壓電基片3的拉伸區域St與壓縮區域Co交界處；第三反射器7則置于壓縮區內， 如圖2b所示。由于其具有較高的反射系數與零聲電再生反射，使得SAW反射型延遲線 具有良好的信噪比，同時反射峰間噪聲低。本實施例的聲表面波反射型延遲線的無線壓力傳感器的基本結構是在壓電基片3
之上制作的一個EWC/SPUDT4與第一反射器5，第二反射器6與第三反射器7，該3個 反射器均為短路柵反射器，由EWC/SPUDT4通過無線天線11接收來自于無線讀取單元 所發射的電磁波信號，并轉換成聲表面波信號，在壓電基片3表面沿三個反射器方向傳 播并分別由3反射器所反射，反射的第一回聲波12，第二回聲波13與第三回聲波14通 過EWC/SPUDT4重新轉換成電磁波信號，由無線天線11傳回無線讀取單元，并通過信 號處理方法(這是本技術領域技術人員可以勝任的)，以評價時域響應的相位變化來實現 對輪胎內壓力的檢測。
本實施例中的第一反射器5，第二反射器6與第三反射器7，在壓電基片3表面的位 置可以通過如下方法予以優化配置 一般而言，壓電基片振動膜3在壓力狀態下存在著 拉伸St與壓縮區域Co，如圖2b所示，在拉伸區域St聲波速度降低，而壓縮區域Co聲 波速度則升高，這樣表現在時域響應的時延/相位變化上出現不同極性。這樣可以通過優 化配置反射器位置來獲得溫度補償與靈敏度性能改善，即第一反射器5與6置于壓電基 片振動膜3的拉伸區域St內，其中反射器5位于壓電基片3中心位置，反射器6則位于 壓電基片3的拉伸區域St與壓縮區域Co交界處;反射器7則置于壓縮區內。通過如式A① =A02—i—wxA①3-2所示的差分方法(文獻3: MJungwirth et al， "Micromechanical precision pressure sensor incorporating SAW delay line" ， Acta. Mechanica., Vol.158, 2002, pp.227-252)，即可有效改善傳感器的靈敏度性能并實現溫度補償效應，其中，AO為傳感 器壓力檢測的相位響應，AOw為第一反射器5與第二反射器6之間的相位變化，A03.2 為第二反射器反射器6與第三反射器7之間的相位變化，w為加權因子，由反射器之間 的距離確定，w=/2//3，其中，/2為第一反射器反射器5與第二反射器6之間的距離，而 /3為第二反射器反射器6與第三反射器7之間的距離。為精確確定反射器的位置即分析 確壓電基片振動膜3的拉伸St與壓縮Co區域，有限元分析軟件Ansys 8.0來用于計算壓 力狀態下振動膜的彎曲以及表面沿聲波傳播方向應變的分布狀況以確定振動膜壓縮Co 與拉伸St區域，以此計算其相應相位響應。圖2b中顯示了基于有限元分析軟件對應用 于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線的壓力狀態G00kPa)下的相對相位響應特 性。41。YXLiNb03即壓電基片振動膜3，具有較高的聲波速度(4750m/s)，壓電耦合系 數(17.2%)。如圖2中所示，振動膜表面存在著兩種不同區域，即拉伸區域(St)與壓 縮區域(Co)，在拉伸區域即振動膜的中心區域，聲波速度降低，而壓縮區域位于振動膜 的邊緣，聲波速度升高。再根據上述配置方法對SAW反射型延遲線的三個反射器進行位 置的確定。為獲得更好的靈敏度與溫度補償特性，第一反射器5置于壓電基片振動膜3 的拉伸區域St即振動膜的中心位置，第二反射器6則置于拉伸與壓縮區域的交界位置，而第三反射器7置于壓電基片振動膜3的壓縮區域。
圖3a與圖3b分別為本實施例的SAW反射型延遲線所采用的EWC/SPUDT4與短路柵 反射器的結構圖；圖3a所示的EWC/SPUDT4包含6個叉指電極對17與5個分布在叉指 電極對之中設置的寬度為的反射電極16;其中，反射電極16與叉指電極對17之間 的距離為3X/16,叉指電極對17包含兩個寬度與距離為的電極。在本實施例中叉指 電極對17為15對，反射電極16為14個。圖3b中所示的短路柵反射器由兩個，或者3 IO個之間的寬度為V4的電極短路而成，兩個電極之間的距離相距V4。另外，由于聲波 的傳播衰減影響，為保持均一的時域響應，三個反射器的電極結構需要一定的優化設計， 以補償由于聲傳播衰減引起的時域損耗，即離EWC/SPUDT最近的第一反射器5具有最 少的電極數，即本實施例中為3個，但不限于此還可以5、、 9個等，第二反射器6與第 三反射器7則比第一短路柵反射器10的電極數多，即本實施例中為5個。
在本實施例中，為獲得較為陡直尖銳的時域反射峰，EWC/SPUDT9指對數為15，即 包含如圖3a所示的15個叉指電極對17與分布于電極對之間的14個反射電極16。
另外，在本實施例中，為補償聲波傳播衰減的影響，三個反射器電極數均按照一定 規律設置，即離第一反射器5具有3個寬度為V4的電極，第二與第三反射器6與7具有5個寬 度為X/4的電極。EWC/SPUDT3與第一反射器5之間的距離為2752.5pm，以此提供區隔環 境噪聲回波與傳感器反射信號約1.2ps的足夠時延，第二反射器6與第一反射器5之間的距 離為5161.2pm，而第三反射器7與第二反射器6之間的距離為1041)im。
吸聲膠15涂覆于壓電基片3兩端，主要用于消除聲波的邊緣反射，以降低器件邊緣反 射引起的時域噪聲。
本發明的另一具體實施例中應用于無線壓力傳感器的具有EWC/SPUDT與短路柵反 射器的SAW反射型延遲線的具體結構如圖4所示，圖4中的相關結構參數如下 SAW反射型延遲線的工作頻率434MHz; 聲波波長10.9pm; a二壓電基片3 (41°YXLiNb03)作為振動膜的寬度6mm b二壓電基片3 (41°YXLiNb03)作為振動膜的長度16mm A 二 EWC/SPUDT 4的長度15A= 163.5pm; Bl^第一反射器5的長度5x(lAa)=13.6pm; B2二第二反射器6的長度9x(l/4X)二24.5^m; B3-第三反射器7的長度9x(l/4X)=24.5pm; C=EWC/SPUDT 4的聲孔徑110 = 1199|_im; D二3個反射器的聲孔徑相等，聲孔徑125A二 1362.5pm; E二3個反射器的匯流條寬度相等，并匯流條寬度等于30pm;
11/產第一反射器5與EWC/SPUDT4間的距離2752.5pm; /2=第二反射器6與第一反射器5間的距離5161.2nm; /3=第三反射器7與第二反射器6間的距離1041.4pm;
通過這一 EWC/SPUDT與3個反射器設計，聲表面波反射型延遲線將獲得低損耗、 高信噪比、較高陡直尖銳度的時域反射峰以及均一時域響應等特點，如圖5所示。圖5 示出了從HP8510網絡分析儀中觀察到的本發明實施例的434MHz SAW反射型延遲線的 典型時域反射系數Su的響應曲線。3個反射峰來自于SAW反射型延遲線的3個反射器， 具有較為均一的損耗與信噪比性能，其對應時延分別為1.18， 3.53禾n 3.76ps，對應損耗 分別為41， 44與41dB。從上述檢測結果來看，實現了較低損耗，良好的信噪比，較為 尖銳反射峰，較低的峰間噪聲以及均一的時域響應特性。
權利要求
1.一種應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線，包括一個壓電基片(3)，一個叉指換能器(4)與3個反射器；所述的壓電基片(3)作為振動膜，在所述的壓電基片(3)上沿聲波傳播方向設置所述的叉指換能器(4)，和設置第一反射器(5)，第二反射器(6)與第三反射器(7)，以及置于該壓電基片(3)兩端的吸聲膠(15)；其特征在于，所述的壓電基片(3)為一塊Y向旋轉41°沿X方向傳播的鈮酸鋰基片，其機電耦合系數為17.2％，聲傳播速度為4750m/s；所述的叉指換能器(4)為以鋁做電極的控制電極寬度單相單向換能器，所述的控制電極寬度單相單向換能器由至少2個以上叉指電極對(17)，和在2個叉指電極對(17)之間設置一電極寬度為1/4λ的反射電極(16)，其中λ聲波波長；所述的反射電極(16)與所述的叉指電極對(17)之間的距離為3/16λ，該叉指電極對(17)由兩個1/8λ的電極組成；其中反射電極(16)的位置取決與基片的材料；所述的第一反射器(5)，第二反射器(6)與第三反射器(7)為短路柵反射器，其中，所述的短路柵反射器由至少2個1/4波長寬度的電極組成；其中，所述的叉指換能器(4)通過無線天線(11)接收來自于無線讀取單元所發射的電磁波信號，并轉換成SAW信號，聲波由叉指換能器(4)激發，沿壓電基片(3)表面傳播，并分別由第一反射器(5)，第二反射器(6)與第三反射器(7)所反射，反射的第一回聲波(12)，第二回聲波(13)與第三回聲波(14)通過叉指換能器(4)重新轉換成電磁波信號，由無線天線(11)傳回無線讀取單元，并通過信號處理方法以評價時域響應的相位變化來實現對輪胎內壓力的檢測。
2. 按權利要求1所述的應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線，其特征在 于，所述的第一反射器(5)與第二反射器(6)置于壓電基片振動膜(3)的拉伸區域St內，其 中第一反射器(5)位于壓電基片(3)中心位置，第二反射器(6)則位于壓電基片(3)的拉伸區域 St與壓縮區域Co交界處；第三反射器(7)則置于壓縮區內。
3. 按權利要求1所述的應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線，其特征在 于，所述的叉指換能器(4)指對數為10-20。
4. 按權利要求1所述的應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線，其特征在 于，所述的三個反射器的電極數按照以下規則設置離所述的叉指換能器(4)最近的第 一反射器(5)具有最少的電極數，所述的第二反射器(6)與所述的第三反射器(7)電極數相等，并且比所述的第一反射器(5)電極數多。
5. 按權利要求1所述的應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線，其特征在 于，所述的叉指換能器(4)與所述的第一反射器(5)之間的距離為2752.5,，所述的第二反 射器(6)與所述的第一反射器(5)之間的距離為5161.2pm，而所述的第三反射器(7)與所述 的第二反射器(6)之間的距離為1041pm。
6. 按權利要求1所述的應用于無線壓力傳感器的聲表面波反射型延遲線，其特征在 于，所述的反射電極(16)的位置取決于該反射電極(16)的反射相位，所述的反射相 位與所述的壓電基片(3)和該反射電極(16)所用的材料有關。
全文摘要
本發明涉及一種應用于無線壓力傳感器的SAW反射型延遲線，包括41°YXLiNbO<sub>3</sub>壓電基片，和在該基片上設置一鋁電極的控制電極寬度單相單向換能器，以及三個沿聲波傳播方向設置的鋁電極的短路柵反射器；由叉指換能器通過無線天線接收來自于無線讀取單元所發射的電磁波信號，并轉換成SAW信號，聲波由叉指換能器激發，沿壓電基片表面傳播，并分別由第一反射器，第二反射器與第三反射器所反射，反射的第一回聲波，第二回聲波與第三回聲波，通過叉指換能器重新轉換成電磁波信號，由無線天線傳回無線讀取單元，并通過信號處理方法以評價時域響應的相位變化來實現對輪胎內壓力的檢測。該SAW反射型延遲線具有低損耗與高信噪比、高時域反射峰尖銳度的SAW反射型延遲線。
文檔編號G01L17/00GK101644618SQ200910082188
公開日2010年2月10日 申請日期2009年4月17日 優先權日2009年4月17日
發明者何世堂, 文 王 申請人:中國科學院聲學研究所