一種電子標簽式氣體傳感器及其實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體氣體傳感器領(lǐng)域，具體為一種電子標簽式氣體傳感器及其實現(xiàn) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣體傳感器是一種將氣體的濃度、成分等信息轉(zhuǎn)換成對應(yīng)電信號的器件，在工業(yè) 生產(chǎn)和日常生活中均比較常用。目前，市場上的氣體傳感器多采用金屬氧化物半導(dǎo)體材料 制作，其工作方式通常為將氣體敏感材料的電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，若要實現(xiàn)前述電壓 變化信號的無線傳輸，則需經(jīng)過信號調(diào)理、AD轉(zhuǎn)換、射頻收發(fā)等電路部分處理，具有結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、功耗大、成本高等缺點，從而限制了這種氣體傳感器在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等低功耗場合的 應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制一種電子標簽式氣體傳感器及其實現(xiàn)方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)手段如下：
[0005] -種電子標簽式氣體傳感器，包括：
[0006]用于獲取待測氣體濃度信息的氣敏單元；所述氣敏單元的阻抗隨所述氣體濃度信 息變化而變化；
[0007] 饋電端與所述氣敏單元相連接的標簽天線；所述標簽天線與所述氣敏單元之間的 阻抗匹配程度決定所述標簽天線對接收到的電磁波的反射系數(shù)；
[0008] 通過閱讀器天線發(fā)射電磁波，以及接收由所述標簽天線通過反向散射傳遞過來的 電磁波的閱讀器；所述閱讀器獲取標簽天線通過反向散射傳遞過來的電磁波的反向散射功 率，并根據(jù)所述反向散射功率確定氣體濃度信息；
[0009] 進一步地，所述反射系
【主權(quán)項】
1. 一種電子標簽式氣體傳感器，其特征在于，所述氣體傳感器包括： 用于獲取待測氣體濃度信息的氣敏單元；所述氣敏單元的阻抗隨所述氣體濃度信息變 化而變化； 饋電端與所述氣敏單元相連接的標簽天線；所述標簽天線與所述氣敏單元之間的阻抗 匹配程度決定所述標簽天線對接收到的電磁波的反射系數(shù)； 通過閱讀器天線發(fā)射電磁波，以及接收由所述標簽天線通過反向散射傳遞過來的電磁 波的閱讀器；所述閱讀器獲取標簽天線通過反向散射傳遞過來的電磁波的反向散射功率， 并根據(jù)所述反向散射功率確定氣體濃度信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子標簽式氣體傳感器，其特征在于所述反射系數(shù)
1其中Zgas為氣敏單元的阻抗、Zant為標簽天線的輸入阻抗、Z\nt為標簽天線八KtLm ^ant口'J#輒復(fù)阻抗。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電子標簽式氣體傳感器，其特征在于所述閱讀器利用 公式巧獲取標簽天線通過反向散射傳遞過來的電磁波的反向散射功率 \Atuxj 已;其中pt為由閱讀器天線饋入標簽天線的電磁波功率、n為反射系數(shù)、Gt為閱讀器天線的 增益、4為標簽天線的增益、x為標簽天線中心頻率所對應(yīng)的波長、d為閱讀器與標簽天線 之間的距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子標簽式氣體傳感器，其特征在于所述標簽天線采用 偶極子天線，且工作頻段為UHF頻段。
5. -種如權(quán)利要求1所述的電子標簽式氣體傳感器的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述實 現(xiàn)方法包括如下步驟： 步驟1 :氣敏單元獲取待測氣體濃度信息，且氣敏單元的阻抗隨所述氣體濃度信息變 化而變化； 步驟2 :閱讀器通過閱讀器天線發(fā)射電磁波； 步驟3 :標簽天線接收電磁波并通過反向散射傳遞電磁波至閱讀器天線；所述標簽天 線對接收到的電磁波的反射系數(shù)由標簽天線與氣敏單元之間的阻抗匹配程度決定； 步驟4:閱讀器獲取標簽天線通過反向散射傳遞過來的電磁波的反向散射功率，并根 據(jù)所述反向散射功率確定氣體濃度信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子標簽式氣體傳感器的實現(xiàn)方法，其特征在于所述反射系 I
，其中zgas為氣敏單元的阻抗、zmt為標簽天線的輸入阻抗、z\nt為標簽天 線輸入阻抗zant的共軛復(fù)阻抗。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子標簽式氣體傳感器的實現(xiàn)方法，其特征在于閱讀器利用 (2\A 公式巧=/^g,2g,.2 ^獲取標簽天線通過反向散射傳遞過來的電磁波的反向散射功率 ^4miJ 已;其中Pt為由閱讀器天線饋入標簽天線的電磁波功率、n為反射系數(shù)、Gt為閱讀器天線的 增益、4為標簽天線的增益、X為標簽天線中心頻率所對應(yīng)的波長、d為閱讀器與標簽天線 之間的距離。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電子標簽式氣體傳感器及其實現(xiàn)方法，所述氣體傳感器包括：用于獲取待測氣體濃度信息的氣敏單元；所述氣敏單元的阻抗隨所述氣體濃度信息變化而變化；饋電端與所述氣敏單元相連接的標簽天線；所述標簽天線與所述氣敏單元之間的阻抗匹配程度決定所述標簽天線對接收到的電磁波的反射系數(shù)；通過閱讀器天線發(fā)射電磁波，以及接收由所述標簽天線通過反向散射傳遞過來的電磁波的閱讀器；所述閱讀器獲取標簽天線通過反向散射傳遞過來的電磁波的反向散射功率，并根據(jù)所述反向散射功率確定氣體濃度信息。本發(fā)明提供了低成本、無源、無芯片的電子標簽式氣體傳感器的實現(xiàn)方案。
【IPC分類】H01Q1-22, G01N27-403
【公開號】CN104617373
【申請?zhí)枴緾N201510009558
【發(fā)明人】薛嚴冰, 宋智, 李亞, 張靜
【申請人】大連交通大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月8日