声表面波力敏传感器的研究

本文分析了声表面波（ｓｕｒｆａｃｅａｃｏｕｓｔｉｃｗａｖｅ简称ＳＡＷ）力敏传感器加载后，频率稳定性变差的原因。在此基础上，设计了一种新型的采用等应力加载的力敏传感器，计算了该传感器的灵敏度，并给出了该传感器的频漂实验和力—频特性实验结果，为传感器的实际应用打下了基础。     

分频技术在声表面波传感器频率测量中的应用

介绍了两种频率测量的方法,并在此基础上引进分频技术提高了测量的精度。最后,应用该方法实现了测量声表面波CO气体传感器频率的具体装置。     

与气相色谱仪联用的声表面波传感器

文中介绍了一种与气相色谱仪联用的声表面波气体传感器.传感器由声表面波谐振器作反馈单元的振荡器和半导体制冷器组成.谐振器采用ST-X石英压电基片上双端对谐振式结构,Q值高(1 896)、插入损耗低(4.7 dB).采用在最低损耗点进行相位匹配以改善振荡器短期频率稳定度的方法,其短期频率稳定度达到了11 Hz/s(10-8量级).与气相色谱联用的气体检测试验给出对苯蒸气的检测下限约为150 ppb.     

用于检测VOC蒸汽的声表面波传感器阵列

研究了用于检测挥发性有机化合物(VOC)蒸汽的声表面波传感器阵列.阵列结构应紧凑布局,以缩短响应时间.开环检测声表面波振荡环路S21参数,以降低设计难度.使用参考环路以精确读取传感器的输出信号.使用气喷工艺制备敏感膜以改善成膜质量.该传感器阵列对VOC蒸汽具有较高的灵敏度和较强的分辨能力.     

新型声表面波谐振式压力传感器的研制

本文介绍了一种新型的声表面波谐振式压力传感器,压力敏感元件为声表面波谐振器,并组成差电路形成式进行温度补偿。敏感膜片采用全石英一体化封装技术,消除了传统粘贴式封装结构所带来的迟滞、重复性等误差,极大的提高了压力测量的精度。由于声表面波器件采用半导体工艺制作,易于批是生产,降低了成本,具有极大的实际应用价值和意义。文中介绍了该传感器的工作原理,并给出了具体的性能指标。     

一种谐振型声表面波传感器

文中阐述了一种谐振型声表面波传感器的结构和工作原理,介绍其测试机理和数据处理方法。通过实验证明了其在理论和技术上的可行性。     

声表面波气体传感器发展概况

声表面波气体传感器包括采用敏感膜和结合气相色谱两种方式.比较而言,采用敏感膜的声表面波气体传感器体积小、功耗低,但可检测的气体种类少、灵敏度低、存在交叉干扰问题;声表面波与气相色谱联用的气体分析仪灵敏度高、可检测气体种类多、很好地解决交叉干扰问题,特别适合于复杂大气背景条件下的气体成分分析.文中介绍了两类声表面波气体传感器的发展概况.     

声表面波汽车轮胎压力传感器的研究

主要介绍了一种能实时监测轮胎压力的方法,即使用无源、节能、环保及易实现无线传输的声表面波压力传感器,有效地检测轮胎压力。此外,引入了蓝牙无线技术,对无线测量系统的研究有一定的参考价值。     

基于声表面波的电站锅炉受热面温度监测传感器研究

为了直接测量电站锅炉高温受热面的温度,对声表面波温度传感器进行有限元模拟及制备,并进行高温实验研究.选择硅酸镓镧(LGS)作为高温压电基底材料,对Au、Pt、Cu三种电极及不同厚度进行模拟分析,最终选择100 nm厚的Au电极.实验结果表明该传感器谐振频率随温度呈下降趋势,温度灵敏度较好为5.89 kHz/℃,且高温时...     

谐振器型声表面波加速度传感器的研究

利用压电石英晶体设计并制作 了一种谐振器型声表面波加速度传感器,产并对其性能进行了测试和分析。     

浮动电极型单向声表面波驱动器的设计与制造

考虑声表面波驱动器直接驱动工作物体,能量损失小,传动误差小,且尺寸小,噪声低,抗电磁干扰等特点,基于MEMS技术并采用在LiNbO₃基底上加工微型电极的方式制作了一种声表面波微驱动器。为了更加有效地控制驱动方向,提出了一种新型叉指结构,即浮动电极型单向换能器,然后利用ANSYS软件,对声表面波换能器进行了优化设计和分析,制作出了孔径尺寸为5 mm,电极厚度为0.8 μm,指宽为6.7 μm,周期为80 μm的浮动电极型单向换能器。该声表面波驱动器比以往的驱动器具有更高的谐振频率(接近50 MHz)和更有效的方向可控性,从而有助于微光学控制系统的进一步微型化和可控化。     

基于声表面波器件的无源传感器的研究

利用声表面波器件的高频压电转换特性,研究设计了一种可实现无线访问的时间延迟型无源传感器,为提高回波信号的信噪比,在ＳＡＷ器件的设计中,采用了一种并联式的新型结构以替代传统的共线式结构。利用一套射频访问系统,本文重点针对器件的力敏特性进行了实验研究。实验表明,合理地设计器件中ＩＤ－Ｔａｇ与反射栅的参数,可稳定地测出器件上ＳＡＷ的传播参数,测量结果不受器件与访问系统间距离的影响,利用这一原理,可进上步     

基于ZnO压电薄膜的柔性声表面波器件

提出并制备了基于聚酰亚胺柔性衬底的声表面波(SAW)器件。在柔性聚酰亚胺衬底上低温反应磁控溅射沉积了ZnO压电薄膜;采用X射线衍射仪,扫描电子显微镜,原子力显微镜等设备对ZnO薄膜进行了检测,结果表明:ZnO薄膜晶粒呈柱状生长并且(002)择优取向,膜粗糙度小于9nm,适合制作压电器件。在柔性衬底上制备了基于ZnO压电薄膜的SAW器件,该器件表现出良好的谐振性能。采用矢量网络分析仪检测器件的传输曲线,实验结果与仿真结果具有很好的一致性。随着波长减小,谐振频率和相速度增加,当ZnO厚度为4μm,波长为8μm时,器件的谐振频率为268MHz,相速度为2 144m/s,机电耦合系数为1.1%;当ZnO厚度增加时,此叠层结构的声表面器件的叠层声速也增加。     

Optimum cut orientation of piezoelectric substrate and propagation direction of SAW for rotation rate sensor

The effect of Coriolis and centrifugal forces on the propagation characteristics of surface acoustic waves (SAW) on a rotating piezoelectric substrate can be utilized for sensing rotation rate. In this paper, the relationship between SAW phase velocity and the rotation rate of the substrate is analyzed theoretically and numerically based on the coupling wave equations on anisotropic piezoelectric substrate with rotation effect. Partial wave theory and surface effective permittivity method are employed. Using LiNbO₃ as an example, some quantitative results of SAW rotation rate sensor, including free and metalized interfaces between substrate and free space in X-cuts, Y-cuts, and Z-cuts, are obtained. Furthermore, by considering comprehensively SAW rotation rate sensitivity with SAW excitation efficiency and beam steering, the optimum cut orientation of piezoelectric substrate and propagation direction of SAW for rotation rate sensor are presented. The research findings can provide theoretical guidance and simulation basis for the experimental research on SAW rotation rate sensor.     

DDS系统在SAW传感器中的应用

基于声表面波的传感器具有很高的灵敏度、良好的线性，有望在气体传感器中得到广泛的应用．通常情况下，测量电路是由放大器与SAW器件构成SAW振荡器、在SAW器件的表面上的扰动，如气体分子在传感器表面的沉积等因素的影响，使SAW振荡器的振荡频率发生了变化可通过测量频率的变化而求出所要的物理量。讨论了用频率直接数字合成器(DDS)构成的SAW测量电路。     

利用声表面波实现液体的二维驱动(英文)

报道了利用声表面波实现水滴二维驱动的实验.在127.8° Y切X向传播的铌酸锂衬底上制作了4个叉指换能器.每个叉指换能器由10对电极构成,其叉指周期为400 μm,宽度为100 μm,孔径为12 mm,整个器件的尺寸为26 mm×26 mm×0.45 mm.由于铌酸锂晶体的各向异性,叉指换能器沿Y、X方向的谐振频率不同,分别为9.3 MHz 和9.6 MHz.基于铜材料相对于铝材料的优点,选用了铜材料并采用剥离工艺制作了电极,得到了优化的工艺参数.最后,用了超长时间超声波辅助方法彻底去除残胶,实现了对水滴的二维驱动,输入功率为9 W,液滴运动的平均速率为5 mm/s.利用ANSYS软件分析了声表面波在铌酸锂衬底内的传播,内部振动的模拟结果与理论分析一致.实验表明,利用声表面波实现液体的二维驱动是可行的,该液体驱动原型可用于片上系统和μ-TAS.     

声表面波器件测量牙种植体微扭矩的三维有限元仿真

为了利用微扭矩准确、非破坏性地测量牙种植体的稳定性,采用三维有限元分析方法研究了声表面波器件(SAW)检测牙种植体稳定性的可行性.首先,在梯度剪切应力场下建立了SAW器件的谐振频率和扭矩之间的理论模型.然后,利用ANSYS有限元软件对梯度剪切应力场下SAW器件的谐振频率变化情况进行谐振响应分析.最后,对比分析了理论模型和仿真得到的数据.分析结果表明:SAW器件谐振频率的变化量与最大剪切应力呈线性关系,但两者之间存在3％的误差;种植体的微扭矩与SAW器件的谐振频率呈线性关系.因此,在理论上能够利用SAW器件测量种植体的微扭矩,从而实现对种植体稳定性的检测.     

柔性声表面波器件的波模式分析

用反应磁控溅射法在柔性聚酰亚胺衬底上沉积了ZnO压电薄膜,并制备了基于ZnO压电薄膜的柔性声表面波(SAW)器件。制备的柔性SAW器件显示了良好的谐振性能,而且展现出两个波模式:模式0和模式1。当波长为32μm,ZnO厚度为4μm时,SAW器件的模式0和模式1的谐振频率分别为34.4MHz和158.5MHz,对应声速为1 100.8m/s和5 072m/s。模式0为已知的瑞利波,模式1为新的高频模式。沉积了不同厚度的ZnO薄膜制备柔性SAW器件,进一步分析了薄膜厚度对SAW器件和模式1的影响。分析认为该高频模式不是传统硬质衬底上SAW器件产生的Sezawa波,而是S_0兰姆波,并且是有衬底情况下的S_0兰姆波。文中还采用Comsol仿真分析了新的高频模式1的粒子振动位移,结果和S_0兰姆波粒子振动位移一致,从而验证了其为广义兰姆波的正确性。     

Study of small size wavelet transform processor and wavelet inverse-transform processor using SAW devices

The objective of this research was to investigate the possibility of reducing the sizes of dyadic wavelet transform processor and dyadic wavelet inverse-transform processor using surface acoustic wave (SAW) devices. The motivation for this work was prompted by these processors which are of large sizes. Although these processors are being used, many fields need small size processors, so this work proposes two novel methods of reducing the sizes of these processors: firstly, the architecture which is that various interdigital transducers (IDTs) stand in a line is used to reduce the sizes of these processors. In this architecture, when the electrode-pairs numbers of various IDTs are larger than 20, the bulk acoustic wave (BAW) is eliminated, so this architecture cannot only reduce the sizes of these processors, but also eliminate BAW; secondly, as long as the electrode-overlap envelopes of IDTs will weaken fast with time t, the sizes of these processors are also reduced.     

ACT器件原理及应用

ACT器件的发明,产生了一种新型、高速的信号处理器,它可以直接用于RF领域,是一种完全可编程的模拟信号处理器,不需要A／D和D／A变换器。其处理信号速度非常高,每秒钟可完成45亿次以上的相乘和累加操作运算。用它构成自适应滤波器和均衡器,已经应用于商业和军事系统中。对ACT器件作了简单的介绍,并讨论了几个正在发展的应用领域。