SAW遅延線センサーシステムの位相あいまいさの問題を解決するためのアルゴリズム

周波数ドメインサンプリング（FDS）ベースの表面音波（SAW）遅延線センサーシステムの広範囲で高精度測定を実現するには、位相のあいまいさの問題を解決することが重要です。この研究では、問題を解決するために、デュアルバンド相推定（DBPE）と呼ばれる改善された位相推定アルゴリズムを提案しています。DBPEを使用することにより、SAWセンサーシステムは、センサー設計または送信信号のさらなる要件なしに、広範で変更可能な測定範囲を取得できます。したがって、さまざまなFDSベースのSAW遅延線センサーシステムで広く使用できます。YZ-CUT LINBO3 SAW遅延線センサーに基づいたモンテカルロシミュレーションと温度測定実験と、アルゴリズムの妥当性を実証するために、周波数段階の連続波（S-FSCW）リーダーの切り替えが実行されます。モンテカルロシミュレーションは、DBPEが位相のあいまいさの問題を効果的に解決できることを示しており、低信号対雑音比（SNR）で精度を測定する周波数推定よりも優れたパフォーマンスを持っています。温度感知実験は、DBPEが範囲と精度の測定において優れた性能を持ち、温度センサーシステムで位相曖昧さソルバーとして機能することを示しています。

Solving the phase ambiguity problem is crucial to achieving a wide-range and high-precision measurement for the frequency-domain sampling (FDS)-based surface acoustic wave (SAW) delay-line sensor systems. This study proposes an improved phase estimation algorithm called dual-band phase estimation (DBPE) to solve the problem. By using DBPE, the SAW sensor system can obtain an extensive and alterable measuring range without further requirements for sensor design or transmitted signals. Thus, it can be widely used in various FDS-based SAW delay-line sensor systems. Monte Carlo simulations and temperature measuring experiments, based on a YZ-cut LiNbO3 SAW delay-line sensor and a switched frequency-stepped continuous wave (S-FSCW) reader, are performed to demonstrate the algorithm's validity. The Monte Carlo simulations show that DBPE can effectively solve the phase ambiguity problem and has better performance than frequency estimation in measuring precision at a low signal-to-noise ratio (SNR). The temperature-sensing experiments show that DBPE has a good performance in measuring range and precision, serving as a phase ambiguity solver in the temperature sensor system.