沟槽电极型声表面波耐高温谐振器的制备

声表面波(SAW)传感器在高温环境的需求日益增多,硅酸镓镧因为具有良好的高温特性而提供了耐高温压电基底,但是电极在高温条件下会发生团聚而失效。该文设计了一种沟槽电极结构的耐高温SAW谐振器,采用Pt作为电极,硅酸镓镧作为压电基底,并提出了沟槽结构叉指电极的制造工艺,对沟槽结构的形貌进行了表征。通过提高沉积温度改善Pt电极质量,最终制备的波长8μm、沟槽电极厚240 nm的谐振器在1 000℃下可稳定工作。     

新型声表面波三轴加速度传感器的设计仿真

该文提出一种新型声表面波三轴加速度传感器,并对传感器进行了建模和有限元仿真分析,获得了不同加速度载荷下传感器结构的位移和应变分布。该传感器采用四端五梁结构,通过谐振器位置和算法的设计消除了温度漂移对x、y轴向加速度响应的影响,并实现了各轴向加速度的解耦。从理论和仿真上验证了所提出的三轴加速度传感器整体设计的可行性。结果表明,对传感器结构的模态分析为避免实际应用中对传感器的破坏提供了一定的依据。对所设计传感器进行模态分析,求得传感器的固有频率,以规避传感器的共振损伤。     

聚苯胺敏感膜声表面波氨气传感器

以聚苯胺作为敏感材料,实验制备了高灵敏快速响应的声表面波(SAW)氨气传感器器件,结合鉴相式传感电路,构建了传感系统。聚苯胺对氨气的选择性吸附所产生的质量负载及声电耦合效应引起声传播速度的变化,进而以鉴相器输出的电压信号来表征待测氨气体积浓度。实验结果表明,在室温工作条件下,传感器显示出高灵敏度(0.11 mV/10^-6 mV)、低检测下限(0.5×10^-6)及快速响应时间(T₉₀<20 s)。     

硅酸镓镧高温色散COM参数数据库建立

为了声表面波(SAW)器件设计的便捷和准确,该文利用耦合模(COM)模型在FEMSDA软件基础上添加了Mo、Pt、Ir 3种金属电极的材料参数,同时将硅酸镓镧(LGS)的材料参数随温度变化的关系式一起加入软件,以(0°,138.6°,26.7°)LGS压电基片为目标,建立了在700 K下不同金属、相对膜厚及占空比条件下的COM色散参数数据库。     

声表面波压力传感器的研制

本文简单介绍了声表面波压力传感器的结构设计与原理;给出了试样的初步测试结果以及分析讨论;提出了进一步改进性能的措施。     

无源无线声表面波压力传感器研究

无源无线传感器可对快速移动或旋转等环境下的物体进行参数测量,具有无源无线等优势。为此,采用声表面波(SAW)技术和无线射频技术研究实现了一种结构简单的无源无线声表面压力传感器。基于CC1101无线射频模块实现对SAW压力传感器感知信息的无线接收。推导出CC1101射频收发模块的阻抗匹配网络的传递函数,通过MATLAB和Multism软件进行分析和仿真,确定了匹配网络的元件参数,使射频模块工作频率可调;设计并实现了传感器样机。试验结果表明,该无源无线SAW压力传感器具有精度高,稳定性好的特点,为其工程化提供了依据。     

新型声表面波湿度传感器

为解决目前常用电容式湿度传感器存在的误差较大和一致性较差的问题,提出了采用常压化学气相淀积(APCVD)法制备的多孔SiO2膜作为吸湿材料的乐甫波声表面波(SAW)传感器感知湿度。基片采用42.75°旋转Y轴切割石英材料,乐甫波传播方向为[0°,132.75°,90°],SiO2湿敏膜厚度为0.5μm。实验结果表明:此湿度传感器灵敏度约为62 kHz/RH%,在相对湿度为50%时,最大湿滞约3%。测得的湿敏特性和迟滞特性表明,乐甫波声表面波湿度传感器线性度较好,实验证实该湿度传感器具有很好的应用前景。     

聚酰亚胺覆盖层对LGS声表面波谐振器的影响

该文在硅酸镓镧(LGS)声表面波(SAW)谐振器上沉积了不同厚度的聚酰亚胺薄膜,研究了聚酰亚胺覆盖层对LGS声表面波谐振器的影响。结果表明,SAW谐振器表面沉积了聚酰亚胺薄膜后,器件的谐振频率向低频移动,且随着聚酰亚胺层厚度的增加,谐振器的谐振频率下降越大。SAW谐振器的一阶频率温度系数绝对值随着聚酰亚胺层厚度的增加而增大,且温度转变点向低温偏移。研究结果表明,覆盖聚酰亚胺层薄膜可以提高SAW谐振器的温度灵敏度,从而可应用于温度传感器中。     

La3Ga5SiO4中声表面波传播的温度特性研究

硅酸镓镧(LGS)是一种新型压电材料．通过对LGS的温度稳定性和在几个优化切向上声表面波传播特性与温度的关系计算分析表明，LGS较之传统的压电材料具有较好的温度稳定性；声表面波波速在优化切向上随着温度的升高而减小，机电耦合系数及频率延迟系数TCF值呈抛物线增长．束偏向角线性增长。     

基于声表面波的TATP传感器设计

三过氧化三丙酮(TATP)是一种新型的液体炸药。由于TATP分子中不含硝基,传统的一些基于硝基特征检测的技术无法对其进行有效识别检测;而现有针对TATP的检测技术存在预处理繁琐,检测时间长,灵敏度低及需要特殊设备等缺陷,无法满足现场实时、快速检测的需要。该文提出了一种基于声表面波(SAW)技术、针对TATP检测的新型传感器,将高分子材料技术与SAW技术相结合,分别利用新型树枝状高分子敏感材料的高灵敏度和选择性,与SAW传感器高质量敏感性的优点,对TATP进行快速、可靠检测,从而为实现快速防护做好准备。结果表明,该传感器检测阈值最低可达0.5×10^-6,响应速度可达到秒级。     

声表面波传感器检测电路的研究

针对目前声表面波(SAW)传感器检测电路的缺点,通过对SAW传感器信号的特征分析,设计了一种简单实用的SAW传感器检测电路,降低了硬件成本。该电路利用直接数字频率合成技术产生不同的频率信号,用以激励不同谐振频率的声表面波敏感元件,在间歇收发周期从SAW传感器输出信号中提取出反映被测量的频率信号,通过对该频率的测量得到被测物理量的变化。通过对SAW传感器的温度实验,获得了传感器的温度-频率特性,在较低频率(20MHz)时检测灵敏度可达1.36kHz/℃,具有较好的一致性;在较高频率(75MHz)时检测灵敏度可达2.03kHz/℃,存在一定偏差。     

基于声表面波技术的高压开关柜温度监测系统

高压开关柜温度监测系统是保障开关柜可靠运行的重要部分,该文论述了基于声表面波(SAW)的温度监测技术,提出了一种基于SAW技术的测温系统,给出传感器的压电材料、设计结构和阅读器的结构图。目前该系统已在110kV以上变电站应用,运行稳定、效果良好。     

高频有机聚合物SAW湿度传感器的研究

以双端口433.92 MHz的SAW谐振器(SAWR)为敏感元件,分别以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、磺基水杨酸(SSA)掺入PVP为敏感材料。对PVP掺杂前后湿度传感器的性能测试表明,沉积有PVP的SAWR感湿元件回复缓慢,可逆性差,而沉积SSA-PVP的感湿元件则表现出明显的可逆性,其响应速率和回复性明显均优于单一的PVP传感器,且响应频率与湿度表现出明显地线性相关性,其相关系数R可达0.996 21。     

声表面波压力传感器的仿真与设计

该文设计了一种基于声表面波(SAW)传感原理的无源无线压力传感器。阐述了SAW单端谐振器的原理,对SAW压力传感器的原理进行了分析。选择了基于类似两端固定梁的敏感结构并利用ANSYS软件对其敏感结构进行仿真、分析。利用Mathcad软件对SAW压力传感器进行建模、仿真。并根据仿真结果设计和制作了SAW压力传感器。测试结果表明,制作的传感器灵敏度较高,误差小,具备良好的压力频率特性。     

S型双声路声表面波质量传感器

报道了在128°Y切割X传播方向的LiNbO3基片上设计并研制的中心频率为122MHz的S型双声路质量传感器,它能有效地克服环境温度的影响。阐述了该传感器的器件结构及设计,并采用延迟线振荡的方式对器件的性能进行测试。测试结果表明,该器件相对温度系数良好,仅约为10Hz/°C。器件的质量沉积效应灵敏度约为3.8GHz·cm2/g。     

表面波飞机结冰传感器的研究

首先分析了覆盖冰层的各向同性半无限大弹性体中的声表面波(SAW),求得了声表面波波速与冰层厚度间的关系.结果表明,当冰层厚度为0时,求得的波速与没有冰层覆盖相对应的半无限大弹性体的声表面波波速相同;当冰层厚度不断增加时,求得的声表面波波速趋向于冰层中的波速.随后分析了基体是各向同性无限大弹性板的情况.计算结果表明,由于弹性板与冰层的相互作用,实际振动会出现多个声表面波模态和相应的波速.     

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

根据声表面波器件的卷特性,对声表面波器件实现小波变换进行了理论推导,说明了用声表面波器件实现小波变换具有的可行性和优越性。根据这些理论设计的实例和模拟结果表明,用声表面波器件实现小波变换的方法具有快速、实用和与数字处理系统（借助A／D和D／A变换器）相兼容等优点,对小波变换的应用有重要价值。     

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。     

采用钯镍薄膜的声表面波氢气传感器研究

该文对采用钯镍薄膜作为敏感膜的声表面波氢气传感器开展研究,以实现快速的氢气检测。传感器采用双通道差分振荡器结构,其中在传感通道器件声表面波传播路径上以磁控溅射法沉积钯镍薄膜,通过钯镍薄膜对氢气的快速和可逆物理吸附引起声表面波传播速度的变化,进而以差分振荡器频率信号来表征待测氢气浓度。通过传感实验以确定获得快速响应的钯镍的优化厚度。结果表明,在钯镍厚为40nm时,传感器获得的响应幅度与响应速度分别达5kHz和5s。