声表面波温度传感器的仿真与设计

利用有限元软件COMSOL对声表面波温度传感器进行仿真。声表面波温度传感器基底材料为YX-切石英单晶,并在石英上镀ZnO薄膜,叉指换能器和反射栅采用铝电极。通过仿真研究了叉指换能器的高度、金属化率变化对声表面波温度传感器性能的影响,并根据仿真结果设计和制作了一种镀ZnO薄膜的SAW温度传感器。测试结果表明,制作的传感器灵敏度较高(8.8kHz/℃),误差小,具备良好的温度-频率特性。     

声表面波温度传感器的仿真与设计

利用有限元软件COMSOL对声表面波温度传感器进行仿真。声表面波温度传感器基底材料为YX-切石英单晶,并在石英上镀ZnO薄膜,叉指换能器和反射栅采用铝电极。通过仿真研究了叉指换能器的高度、金属化率变化对声表面波温度传感器性能的影响,并根据仿真结果设计和制作了一种镀ZnO薄膜的SAW温度传感器。测试结果表明,制作的传感器灵敏度较高(8.8kHz/℃),误差小,具备良好的温度-频率特性。     

基于延迟线理论的无源声表面波气体传感器

针对单输入、单输出及双输入、双输出换能器构成的声表面波(SAW)气体传感器存在的缺陷,研究一种无线无源、温度可测的气体传感器。基于声表面波的延迟线理论,利用叉指换能器的转换能量原理,对叉指换能器及反射器进行合理布局,并使3个反射器之间互为参考反射器,获得一种新型的声表面波气体传感器。该设计减少了传感器中信号间及环境温度等因素对测量的干扰,提高了传感器的灵敏度和测量准确度。该传感器具有结构简单、无线无源等特点,适合在不宜接触的复杂工程环境下工作。     

用声表面波器件实现小波变换的研究

当声表面波叉指换能器的指条重叠包络按照小波函数的包络设计时,得到的声表面波叉指换能器脉冲响应函数等于小波函数,从而制造出了声表面波式小波变换器件。本文提出了利用两只声表面波式小波变换器件构造小波变换重构器件的新方法。对器件误差的来源作了分析,提出减小误差的方法。     

一种用于图书档案库的小波加权式声表面波温度传感器的关键问题研究

本文提出把声表面波温度传感器用于图书档案库的温度控制系统中.当图书档案库中温度变化时,该温度传感器的输出频率与温度成线性关系,从而达到测量温度的目的.同时还提出将输入换能器变迹加权函数、换能器的指条数对声表面波功率的影响作为两个关键问题进行了研究,并且解决了这两个关键问题.在声表面波温度传感器的研究中,用小波函数对输入换能器进行变迹加权,导致于抑制了该温度传感器频率特性曲线的旁瓣.换能器的指条数越多,产生的体声波越弱(即换能器的指条数越多,产生的声表面波越强).只要换能器的指条数大于40条时,产生的体声波可以忽略,而产生的声表面波是很强的.并且对该温度传感器的设计、制作及实验进行了详细研究.     

声表面波滤波器失效分析及叉指换能器的表面保护

本文讨论声表面波(SAW)叉指换能器铝膜的腐蚀,介绍通过在SAW电视中频滤波器芯片表面覆盖一层保护膜,保护叉指换能器指条的实验.     

一种新型多反射栅声表面波化学量传感器的研究

提出了一种新的延迟线型声表面波化学量化传感器,作为敏感组件的声表面波器件由１组叉指换能器和多个反射组成,经过高频调制的脉冲信号通过叉指换能器在器件表面激励起声表面波,遇到反射栅发生反射,反射回来的声表面波面由叉指换能器转化成电信号。Ｎ个反射栅即可形成Ｎ个反射脉冲,通过测量各个反射脉冲之间的传输时间,即可实现对相应各反射栅之间表面状态的检测,当各反射栅之间制备有化学敏感膜时,即可实现新型化学量传感器     

新型声表面波式小波变换器件插入损耗的研究

小波式叉指换能器使用机电耦合系数比较大的基片(如YZ-LiNbO₃基片)时,其频率特性曲线不光滑,但插入损耗小;小波式叉指换能器使用机电耦合系数比较小的基片(如X 112°Y-LiTaO₃基片)时,其频率特性曲线光滑,但插入损耗大.声表面波器件的指条对数N越少,其带宽 Δ f/f越大,插入损耗越大,所以,指条对数N要取的合适,不宜过少.在声表面波式小波变换器件中,发射叉指换能器的条对数N取57,接收叉指换能器的指条对数是57的四分之一到三分之一之间.     

声表面波器件体波效应抑制理论研究

针对声表面波器件中体波效应的影响,介绍了叉指换能器激发声体波的机理。根据声体波在基片上的不同传播方式,提出了不同的抑制方法。对在基片表面传播的声体波,利用声体波与声表面波有不同的能量传播角改变接收叉指换能器的位置来抑制体波效应。对在基片体内传播的声体波,则根据其传播和反射原理确定接收叉指换能器的位置来抑制。结果对声表面波器件的设计和工作性能提高具有指导意义。     

基于Hamming函数变迹加权SAW温度传感器设计

选取特定切向的压电晶体,用Hamming函数对叉指换能器的电极长度进行变迹加权,制作了一个谐振频率为431.5 MHz的声表面波温度传感器,研究了Hamming加权函数对叉指换能器频率响应旁瓣的抑制效果,并进行了温度-频率特性测试实验,研究了传感器的灵敏度、精度等性能.仿真和测试结果表明:基于Hamming函数变迹加权...     

基于声表面波技术的变压器无线温度传感器信号处理方法

目前配电变压器的状态监测迫切需要一种无线无源的传感监测方式,而声表面波(SAW)传感器是满足此需求的重要技术手段之一。该文以用于变压器出线端测温的SAW传感器为研究对象,提出了一种SAW传感器回波信号处理流程,设计了信号去噪、频谱分析等信号处理环节。为解决同频信号对传感器测量带来的干扰问题,研究了基于奇异谱分析和独立分量分析的单通道盲源分离算法对SAW传感器的抗干扰作用,利用搭建的信号采集平台验证了该算法在信号分离和干扰抑制上的有效性。     

差分负载式无线无源声表面波应变传感器研究

在用声表面波(SAW)传感器直接测量应变时,易受到环境温度的干扰,将不可避免地产生力温耦合效应。针对该问题,该文提出了一种新型的外接应变传感器负载,并采用了差分结构的无线无源SAW应变传感器设计方法。传感器采用双通道SAW反射型延迟线作为无线传感系统的应答器,其中一个通道外接力容性应变片作为外接负载传感器以感知应变量,另外一个通道则外接参考负载以差分抵消测试环境温度变化的影响。该文结合耦合模理论,仿真了负载容性应变传感器电容变化引起的SAW传感系统响应特性。最后通过实验验证了这种差分负载式SAW应变传感器的可行性与有效性。     

LGS声表面波双模温度传感器研究

该文研究了基于硅酸镓镧（La3Ga5SiO14,LGS）压电衬底的声表面波(SAW)谐振器的瑞利波模式谐振频率和体声波模式谐振频率的温度特性,并利用这两种模式构建了一种宽温度范围的具有线性输出特性的温度传感器。研究结果表明,基于LGS衬底的谐振器的瑞利波模式和体波模式的谐振频率均与温度成二次函数关系,且二阶频率温度系数接近,利用此特性构建的双模温度传感器测试结果和热电偶测试结果基本一致。该文提出的这种双模温度传感器可获得全温度范围的线性输出特性,可应用于LGS高温SAW温度传感器。     

用于狭缝中的SAW应力传感器的设计与制作

为了对两曲面狭缝间的作用力进行监测,设计了一种基于声表面波（SAW）传感原理的无源无线应力传感器。首先,讨论了狭缝间作用力测量的传感技术方案,分析了弹性介质中力敏结构模型,进而确定了SAW谐振器的尺寸;其次,结合微机电系统(MEMS)加工工艺研究了该器件的制作工艺方案,包括SAW谐振器、支撑基底、传输线的制作。通过对SAW传感器设计与制作过程的探究,可为狭缝空间等极端环境中物理量的测量提供新的思路。     

无线无源声表面波传感器的天线匹配方法

针对无源无线声表面波传感器无线信号的有效传输,提出了一种无线无源声表面波传感器的天线阻抗匹配方法。该方法根据声表面波传感器的阻抗特性,可直接进行天线设计,并使天线的输入阻抗与声表面波传感器的输出阻抗共轭匹配。实践中,利用声表面波传感器的梅森(Mason)等效电路模型,及由微带传输线和分布式电容构成的匹配网络,在传感器谐振点附近频率段内,对传感器和天线进行共轭匹配及性能优化。对比共轭匹配前、后的仿真结果可知,声表面波传感器得到了最大的功率传输。     

一种新型的角速率传感器--声表面波陀螺

声表面波(SAW)器件具有无源、无线、微型、抗冲击力强，灵敏度高等优点。用它制作角速率传感器——SAW陀螺已成为研究热点。概述了SAW陀螺的应用及发展；着重分析了SAW陀螺两种结构模式的工作原理；指出SAW陀螺设计的关键是如何得到合适的参考振动速度，而使其省掉悬浮振动机构成为简单的单平面结构；提出了亟待研究解决的几个问题。     

阻抗型无线无源声表面波传感器的研究

介绍了一种新型的阻抗负载型无线无源传感器,该传感器由声表面波器件与作为负载的外接传感器构成,采用声表面波器件进行信号传输。在工作时,外接传感器阻抗值的变化使声表面波器件反射回波特性也得到改变,通过检测该回波特性的变化,实现无线无源传感。基于耦合模模型的分析方法,得出了其级联P矩阵形式。针对电阻型和电容型两种不同类型的负载,分别对传感器进行了仿真分析和实际测试。试验结果表明,当电容型传感器作为负载时,可以以相位作为探测基准。     

声表面波微压力传感器的信号调理电路设计

声表面波传感器因其独特的设计原理,具有体积小,无源无线,精度高等特点,在物理和生物领域应用广泛。针对声表面波输出频率信号采集复杂的问题,该文设计了一类信号调理电路,通过谐振选频电路稳定输出信号,并通过滤波、放大、整形将输出信号转变为方波信号,最终得到易于采集处理的频率信号。通过Multisim仿真证明,该电路有良好的信号调理能力,易集成。这为声表面波微压力传感器的信号采集和处理奠定了基础。     

基于SAW的电缆接头内部测温天线研究

由于声表面波(SAW)测温技术因具有无源无线的特点而备受研究人员的广泛关注。该技术可应用在电缆接头内部的温度测量中,但因受电缆接头材料和结构的影响,使SAW测温信号传递受阻,严重影响了温度信号的检测。该文基于DWG-630A型电缆接头的结构和材料,设计了一款可用于电缆接头内部测温的天线。通过其理论分析、仿真及试验验证,证明该设计切实可行。结果表明,穿过电缆接头可传递SAW温度信号,并在工作频段内具有良好的增益和辐射效果。