声表面波湿度传感器

叙述了声表面波的有关概念。介绍了声表面波湿度传感器的工作原理及器件制作,并对这种新型湿度传感器的性能及有关问题作了讨论.     

基于延迟线理论的新型无源声表面波传感器研究

基于声表面波的延迟线理论,设计出一款新型的无线无源SAW温度和压力混合传感器.该传感器中温度对信号的影响掺杂在检测压力变化的信号中,通过引入权重因子,把压力信号从温度和压力共同影响的混合信号中分离出来,从而达到温度和压力同时检测的目的.此设计充分利用了IDT的转换能量,减少了信号之间的干扰,并对IDT及反射器进行优化设计,提高了传感器的灵敏度.此传感器具有无线无源等特点,适合在复杂环境下工作.     

声表面波传感器

评述了用于物理敏感和化学敏感的声表面波传感器的现状和进展。     

声表面波器件的反射特性及性能

为了准确分析反射型声表面波器件参数对其性能的影响,基于耦合模理论和P矩阵方法建立了器件的耦合模模型,分析得到器件的电反射特性即反射系数S11曲线,并在128°Y-X LiNbO3压电基片试制了频率为90 MHz的多种参数的器件,分析与测试结果表明:单个叉指换能器器件的S11中心频率为91.26 MHz,幅值为-20.58 dB,与理论分析结果91.44 MHz和-19.21 dB相近;带有反射栅的器件比单个叉指换能器件在中心频率处S11幅值增大约8.5 dB,谐振峰增多,时域曲线有明显的反射峰信号,验证了反射栅的反射特性;叉指换能器叉指对数减小使器件中心频率处的S11幅值减小,时域中的回波信号更尖锐,信噪比明显增大,表明对数较多的IDT具有较强的反射特性,对回波信号干扰较大,过小的叉指对数对器件声电转换效率影响很大,会使器件性能下降;较大的反射栅指条数对回波信号影响不大,但过小的指条数会降低反射栅反射系数,使得回波信号信噪比减小,纹波增多.     

声表面波传感器及其应用

介绍了声表面波传感器的结构及工作原理，及在压力，温度，气体测量中的应用，讨论了器件等儿电路的参数设计。     

声表面波物理传感器

1 概述表面声波(SAW)现象是瑞利(Rayleigh)于1885年发现的,但具有实用价值的 SAW 器件的出现是近一、二十年的事。SAW 器件发展很快,应用广泛。例如,它作为电子器件,可实现信号的延迟、滤波、振荡和编码多种功能。在传感器领域内,它首先被用作化学蒸汽传感器,以检测 CO、CO_2、NO_2、ZH_3、H_2O、H_2S、SO_2和 H_2等气体。第一个化学气体传感器出现在1979年。近年逐步发展起来多种物理量传感器,最早的压力传感器出现在1975年。最近出现了兰姆波传感器。这些传感器有的已进入实用阶段。     

基于声表面波实现数字微流体的产生

数字微流体的产生是压电材料为基片的微流控芯片进行微流分析的前提,报道了在压电基片上应用声表面波技术产生数字微流体的方法.在128°旋转Y切割X传播方向的LiNbO3基片上集成PDMS微通道,在微通道出口一侧为经疏水处理的铝薄片,注射泵产生恒定流量的微流体经PDMS微通道到达铝薄片并聚集,当聚集的微流体体积足够大时,微流体克服表面张力作用下滑到达压电基片,并在中心频率为27.7 MHz叉指换能器激发的声表面波作用下输运,实现微流体的数字化.同时,理论分析了微流体在铝薄片表面上受力状况,并以水为实验对象,进行微流体数字化实验.结果表明,声表面波作用下能精确产生微升量级数字微流体,为压电微流控芯片提供了一种新的微流体引入方法.     

基于声表面波微液滴并行加热研究

提出了一种并行加热微液滴的方法。在128°旋转Y切割X传播方向的LiNbO3压电基片上采用微电子工艺制作叉指换能器和反射栅,在其声路径上贴合环形聚二甲基硅氧烷(PDMS)微槽,其内充满石蜡油微流体。设计有多个受热区的图案,经过激光切割转移到导热性良好的、厚度为0.3 mm的铜金属传热片上,并放置于PDMS微槽上。射频电信号加到叉指换能器上激发声表面波,辐射入微槽中的石蜡油微流体,并将能量通过传热片传递到受热区,进而加热受热区上的微液滴。以纯净水微液滴为实验对象,进行了多个微液滴并行加热实验。结果表明,在单个叉指换能器上加电信号激发的声表面波可同时加热多个微液滴,且其温度变化值随射频电信号功率增加而增加,同时,微液滴体积和受热区中并行加热的微液滴数影响其温度变化。     

监测挥发性有机物的SAW传感器的研究进展

综述了可以连续操作和用于原位监测有机挥发性化合物的声表面波(SAW)化学传感器的研究进展。不锈钢包装和集成电路板的应用,使SAW传感器可以用于空气、土壤和水等在内的多种环境中监测有机挥发性化合物(VOCs)。介绍了根据常见地下水污染物氯代脂肪烃(如三氯乙烯)选择的高分子膜以及对传感器进行的优化。     

声表面波温度传感器频率分级扫描方法研究

针对声表面波(SAW)谐振腔体的频率响应单侧单调特征,为提高传感器的温度响应速度,提出了一种频率分级扫描方法,将频率扫描分为粗扫频和精扫频两个阶段,以不同的扫频步长依次进行.利用粗扫频确定中心谐振频率所处的频率区间,再在该频率区间内利用精扫频得到腔体中心谐振频率,可将温度传感器扫频时间降为原来的1/7.利用提出的频率扫描方法开展实验研究,分别研究了单个传感器的温度量测不确定度和多个传感器的温度量测一致性,并分析了实验结果.     

基于超支化聚合物的声表面波化学毒剂传感器

基于声表面波（SAW）技术的化学毒剂传感器在检测下限、响应速度以及减小温度、湿度交叉敏感等方面还需进一步提高。提出了在SAW双端口谐振器上涂敷超支化聚合物的方法提高传感器的检测下限和灵敏度。通过建立Van Dyke模型,分析了敏感膜对SAW化学毒剂传感器Q值、插入损耗以及电路阻抗匹配的影响。利用谐振器代替延迟线,确保了器件具有插入损耗、高Q值的特点。实验证实,在谐振器的中心栅结构上涂覆聚合物可以减小粘弹性聚合物对谐振器插损、Q值以及输入输出阻抗的影响。对设计的化学毒剂传感器进行了沙林毒剂检测实验,采用315MHz的SAW谐振器结合超支化聚合物膜,检测沙林气体浓度为5．0mg／m^3。实验表明：这种传感器的灵敏度可达到600Hz／mg／m^3,响应时间为50s,恢复时间约为60s。     

声表面波压力传感器的温度补偿

基于声表面波传感器(SAW)理论基础,研究了SAW压力传感器的输入-输出特性。并对影响其性能的主要因素———温度进行了理论和实验分析,得到了SAW压力传感器的温度特性曲线。在非线性补偿方法的基础上,采用反向传播(BP)神经网络对其进行温度补偿,达到了减小误差、提高测量准确度的目的。     

无线无源声表面波传感器研究进展

声表面波（SAW）传感器是一种无线无源传感器,在无源传感、适应恶劣环境等许多方面具有普通传感器不能实现的优点.阐述了声表面波器件的原理和结构特点,并对射频信号收发、信息处理等关键技术进行详细论述,综述了近些年国内外的相关研究现状,并进行了总结与展望.     

基于声表面波技术探测微量气体的理论分析

声表面波延迟线振荡器的频率对沉积在延迟线表面上的薄膜很敏感,在延迟线路径上覆盖一层具有选择性的吸附薄膜,这层薄膜吸附对其敏感的气体物质后,其质量密度、弹性参数、介电常数、电导率都将发生变化。给出了传感器的理论分析,根据检测需要,设计最优化的气体传感器。     

声表面波驱动微流体研究

报道了在128°旋转Y切割X传播方向的LiNbO3基片上研制了微流体驱动器件。RF信号经功率放大器放大后馈入叉指换能器,由它激发的声表面波驱动微流体。为减少由于声波辐射引起微流体温度上升,提出了间接微流体驱动方法,即通过声表面波驱动中间微粒,再由此驱动目标微流体。实验表明:声表面波驱动微流体所需的RF信号功率决定于微流体体积和粘性;采用间接方法驱动1μL50%甘油水液滴,在10V的RF信号持续5min下其温度变化仅0.5℃,而相同条件下直接驱动该液滴,其温度上升12.6℃。     

导电聚合物薄膜声表面波传感器敏感特性研究

利用旋涂方法在声表面波(SAW)器件的延迟通道上制备了酞菁铜(CuPC)掺杂的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)敏感薄膜,并对制备的薄膜用四探针法和扫描电子显微镜(SEM)进行了测试和表征。结果表明:薄膜中的CuPC颗粒均匀分散在聚合物薄膜中,其粒径尺寸约为20 nm,薄膜的电导率在10-6Ω-1.cm-1量级。根据提出的理论模型,计算出由于敏感膜的质量变化与电导率的变化导致了中心频率的漂移,该漂移值的理论计算结果与实验验证结果相符。     

基于相位检测的声表面波传感器变送电路设计

本文设计了一种利用直接数字频率合成器（DDS）作为频率源,基于相位测量芯片AD8302的气敏传感器测试系统。该测试方法通过获取相同的输出相位差情况下的两次输八频率之差而达到测试目的,整个测试系统自动化程度高,且声表面波SAW谐振器工作于较高的频率,满足了较高精度现场检测的需要。     

声表面波质量传感器

在128°Y切割X传播方向上的LiNbO3基片上设计并研制了新型声表面波(SAW)质量传感器.它将输入叉指换能器激发的SAW中心对称分成两路并由各自的输出叉指换能器检测输出.由于环境温度对SAW延迟线振荡器的振荡频率影响较大,传感器的输出不仅决定于质量沉积区所沉积的质量,还决定于测量时所处的环境温度.为此,在SAW质量传感器测量时,同时监测传感器的输入信息质量沉积区的质量和环境温度及其输出频率信息,采用多传感器信息融合技术进行融合处理,质量传感器的温度灵敏度分别从α s0.2=0.8007/℃,α s0.6=0.2488/℃提高到α' s0.2=1.71×10-2/℃,α‘ s0.6=3.28×10-3/℃.