SAW傳感器后端信號處理電路的設計
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0 引 言
隨著聲表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)技術的發展，SAW傳感器已經成為重要的一個分支。聲表面波傳感器以其體積小，重量輕，功耗低，以及靈敏度高，抗干擾強，精度高，重復性和一致性良好的特點，可以實現無線傳感，便于大批量生產，成本低，目前已經成為了各種高性能傳感器的首選。
常用的SAW氣體傳感器由SAW器件、敏感薄膜和信號處理電路組成。在實際使用中，為了使聲表面波傳感器使用更加方便，需要最終設計制造出一塊集環境感應、數據讀出和數據處理為一體的專用電路，因此該電路最終將是一塊大規模的混合信號處理電路，是整個傳感器電路的一個重要模塊，需要仔細設計和優化。對于聲表面波氣體傳感器的處理電路設計，文獻[2，3]分別報道了采用相關高頻震蕩電路實現傳感器信號處理的方法。文獻[2]中采用了改進的皮爾斯振蕩器和 DDS檢測法對其信號進行處理。2005年，Shen Yutang等人提出了一種新的聲表面波傳感器電路設計方案，采用了模擬與數字結合的方法，利用雙通道結構取得了較好的結果。
本文通對SAW傳感器原理的分析和研究，結合設計SAW氣體傳感器的要求，設計了一個該傳感器后端的信號處理電路，著重分析了其后端頻率檢測電路的原理，并對其可能產生的誤差進行了分析，提出了電路設計方案和具體結構，并利用FPGA技術對該電路做出了具體的實現。
1 SAW氣體傳感器原理
聲表面波是一種在固體表面傳播的彈性波。由于這種波是在固體的表面進行換能和傳播的，所以信息的注入、提取和處理都相對比較方便。根據文獻[5]可知，外界環境對SAW器件波速的影響可以用式(1)表示：
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