用于液相检测的横向场激励模式压电传感器

与传统基于石英晶体微天平的压电传感器相比,横向场激励模式压电传感器具有更优异的性能。该文基于微声波理论,分析了横向场激励模式压电体声波器件的声传播机理,计算了石英晶体在任意切型及横向电场方向上的压电耦合系数,并根据计算结果设计了新型的传感器结构。3种不同浓度的水溶液用于测试传感器对液体粘度、介电常数和电导率等变化的响应。结果表明,横向场激励压电传感器不仅具有较好的质量敏感效应,还对被测液体电特性参数变化具有较高的灵敏度,可用于研制复合型压电生物传感器。     

基于胶体金标记银增强的日本血吸虫免疫传感器

 提出一种高灵敏的、基于银增强放大和免疫胶体金技术压电石英晶体免疫传感器。采用夹心法模式,在电极表面固定日本血吸虫抗原,用以捕获血清中的日本血吸虫兔抗血吸虫抗体,再与胶体金标记的羊抗兔IgG二抗形成免疫复合物,加入银增强溶液,通过胶体金催化银离子还原,使大量银沉积在纳米金周围,提高压电石英晶体免疫传感器的灵敏度。结果表明,基于胶体金标记银增强的日本血吸虫压电石英晶体免疫传感器,对兔抗血吸虫抗体具有较高的识别能力,其操作简单、灵敏度高、线性范围宽、检测下限低。将该方法应用于兔血清中日本血吸虫抗体的测定,取得了满意结果。     

横向电场激励的剪切波AlN薄膜体声波谐振器

为了检测液体中的微量物质,研究了横向电场激励的剪切波固体装配型AlN薄膜体声波谐振器.器件以c轴择优取向的AlN薄膜作为压电层,电场由平行于压电薄膜表面的平行电极激发,三周期的1/4波长SiO2/W层交替排列构成了布拉格反射层.通过有限元分析计算了电场分布,设计了平行电极参数.结果表明：AlN薄膜具有良好的c轴择优取向,器件实现了稳定的2 GHz频率的单纯剪切波谐振,器件的品质因数Qs和Qp分别为434和393,等效机电耦合系数K2eff为0.97%,有效的横向电场激励和布拉格反射层的选频作用对纵波的抑制明显.这种谐振器非常有利于作为在液体环境中工作的生化传感器.     

绿原酸分子印记聚合物压电模拟生物传感器的研制

基于压电石英晶体传感器灵敏的响应性能，结合分子印记聚合物的特异识别性能，研制出了绿原酸分子印记压电体声波模拟生物传感器，详细探讨了膜的修饰作用，验证了该传感器的印记效应，优化了实验条件，运用于烟草中绿原酸的定量测定，得到了令人满意的结果。     

微石英音叉陀螺激励与检测电极的研究

根据弹性力学和静电理论建立压电梁弯曲振动时晶体内电场分布的泊松方程,研究微石英音叉陀螺不同形式的激励与检测电极的性能,对泊松方程求解,得出了几种典型电极形式下压电梁内电场的分布表达式,计算驱动电极的等效体力和检测电极的压电电流。根据等效体力和压电电流的大小确定出了最佳驱动电极和检测电极的形式,给出了微石英音叉陀螺电极性能的研究方法。     

压电传感器在血浆粘度检测中的应用

利用液体阻尼效应压电石英晶体传感器原理，开发了一种用于血浆粘度测量的生物传感器。阐述了该传感器的检测原理，同时介绍了探头和振荡电路的设计方法。实验表明，传感器的最大频移值与血浆粘度和密度的乘积的平方根值存在很好的线性关系。与现行的方法相比具有简单、灵敏、在线等优点。     

石英晶体微天平传感器在油品粘度中的应用研究

利用石英晶体微天平传感器开发了一种新的油品粘度监测方法，阐明了石英晶体微天平传感器在油品粘度监测中应用的基本原理，研制了适合油液环境的传感器探头以及振荡电路，实验结果表明，传感器的频移值与润滑油粘度的平方根值有良好的线性关系,利用石英晶体微性关系，利用石英晶体微天平传感器对油品粘度进行监测是很灵敏的，因此适合用于油品在线粘度的分析。     

低温声腔中基于二能级系统与高频泛音相互作用引起的声学声子损失

在晶体中,杂质原子或晶格缺陷形成的二能级系统会对声子产生弹性散射.利用压电晶体作为共振腔的低温声腔中,这种散射过程的存在导致高频泛音的损失.这种散射可以解释为压电晶体中应变场与二能级系统的耦合,并且能够用一个相互作用哈密顿量描述.根据这个相互作用哈密顿量和二阶微扰论,得到了一个基于声子-二能级系统弹性散射的声子损失公式.根据这个公式,得到了声波损失如何受声波频率和环境温度的变化,而这种分析给出了一个合理的损失机制,解释了M.Goryachev等人在2013年对石英体声腔品质因子的测量结果.希望该工作可以为降低低温声腔激发的高频声波损失提供了理论支持.     

基于兰姆波技术的液体密度声传感器

在考虑晶体的压电性和各向异性基础上,从声的波动理论出发,对叉指换能器在液体－压电晶片界面上兰姆波的激发理论及基性质进行了研究,分析了兰姆波对液体密度变化的敏感情况,提出了一种基于兰姆波技术的测量液体密度微小变化声传感器,根据传感器敏感液体的特点,对其进行实验分析,取得了较好的效果。实验结果表明,这种传感器具有良好的性能。     

压电石英晶体生物传感器及其应用

压电石英晶体生物传感器是一种将高灵敏压电传感器与现代生物技术相结合的新型生物传感器，适用于微量物质的精密测量。本文介绍这类传感器的基本原理、结构及其应用，并展望了压电石英晶体生物传感器的发展趋势。     

Effects of low-frequency electromagnetic field on the surface quality of 7050 aluminum alloy ingots during the hot-top casting process

To improve the quality of 7050 aluminum alloy ingots, low-frequency electromagnetic (LFE) field was applied during the conventional hot-top casting process. Macrostructures and microstructures of the ingots by the conventional and LFE hot-top casting processes were studied. The experimental results show that when the LFE field is turn off during the hot-top casting process, cold folding appears, and the as-cast structure becomes very coarse. Additionally, the thickness of the shell zone is much thinner during the low-frequency electromagnetic hot-top casting process than that during the conventional hot-top casting process. Some reasons for low-frequency electromagnetic field improving the surface quality, refining the structure of the ingot, and minimizing the thickness of the shell zone have been studied.     

低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程的影响

在传统热顶铸造过程中施加低频电磁场,使用热电偶测量了稳定铸造阶段从铸锭中心到边部不同位置的冷却过程,得到了铸锭内部的温度分布,分析了低频电磁场对传统热顶铸造6063铝合金凝固过程、宏观组织和表面偏析层厚度的影响.实验表明:低频电磁场使铝熔体产生的强制对流使熔池内的温度分布更加均匀,促进了铝熔体过热的散失,使熔池内的温度低于6063铝合金的液相线温度,提高了熔池内部形核质点的数量,在没有添加细化剂条件下使铸锭宏观组织均匀细小,降低了液穴深度.铝熔体流动速度的加快能增强石墨环与铝熔体之间的换热,使结晶器内铸锭表面初始凝壳点位置上移,减小了铝熔体与结晶器的有效接触高度,提高了铸锭的表面质量.     

静态声空化泡内外的质量交换

研究表明声空化泡内外存在着不可忽略的质量交换,但目前的研究主要针对激烈脉动型的声空化泡.本文利用驻波声场的Bjerkes力稳定悬浮非激烈脉动型声空化泡（静态声空化泡）来研究泡壁处气液间的质量交换特性.结合实验结果,我们分析了驱动声压、气体种类、液体的黏度、表面张力,饱和蒸汽压等因素对静态声空化泡内外质量交换特性的影响.同时,我们设计的实验系统也为气液传质特性测量提供了一种方法.     

基于石墨烯材料的pH传感器的研究进展

石墨烯材料因其独特的性质,在电化学检测领域备受关注。介绍了近年来石墨烯材料在pH传感器中的研究进展,主要成果包括石墨烯pH电极、液栅型石墨烯场效应管(SGFET)pH传感器以及顶栅型石墨烯场效应管pH传感器。     

Giant lateral electrostriction in ferroelectric liquid-crystalline elastomers

Mechanisms for converting electrical energy into mechanical energy are essential for the design of nanoscale transducers, sensors, actuators, motors, pumps, artificial muscles, and medical microrobots. Nanometre-scale actuation has to date been mainly achieved by using the (linear) piezoelectric effect in certain classes of crystals (for example, quartz), and 'smart' ceramics such as lead zirconate titanate. But the strains achievable in these materials are small--less than 0.1 per cent--so several alternative materials and approaches have been considered. These include grafted polyglutamates (which have a performance comparable to quartz), silicone elastomers (passive material--the constriction results from the Coulomb attraction of the capacitor electrodes between which the material is sandwiched) and carbon nanotubes (which are slow). High and fast strains of up to 4 per cent within an electric field of 150 MV x m(-1) have been achieved by electrostriction (this means that the strain is proportional to the square of the applied electric field) in an electron-irradiated poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) copolymer. Here we report a material that shows a further increase in electrostriction by two orders of magnitude: ultrathin (less than 100 nanometres) ferroelectric liquid-crystalline elastomer films that exhibit 4 per cent strain at only 1.5 MV x m(-1). This giant electrostriction was obtained by combining the properties of ferroelectric liquid crystals with those of a polymer network. We expect that these results, which can be completely understood on a molecular level, will open new perspectives for applications.     

固体圆柱到流体圆柱的过渡

对各向同性弹性固体地层包围的固体圆柱和流体圆柱中点源激发的声波场进行了对比，理论证明了固体圆柱中场方程可严格过渡到流体圆柱中场方程。相应的固体—固体程序也可用来研究流体柱中的声波场问题     

超声波熔体处理过程中的声流现象

应用CFD软件Fluent对坩埚中进行超声处理的铝合金熔体流场进行模拟计算. 计算结果表明,在由于黏滞衰减产生声压梯度而形成的超声辐射力的作用下,工具杆端面下液相区域内的熔体形成大规模的Eckart声流现象,熔体的最大轴向速度幅值出现在工具杆端面中心轴线下液相区域的中心点附近,其值并不随着驱动力值的增大呈线性增大. 铸造实验结果表明,声流作用使铸锭在工具杆端面至铸锭壁面之间形成一条作用区域分界线,分界线两端凝固组织呈现完全不同的样貌,工具杆端面下一侧组织在空化和声流的双重作用下得到细化,呈等轴晶状,而上端组织则呈枝状晶形态.     

WSNs中节点协同声源定位协议研究

声源定位是无线传感器网络重要的应用领域之一.由于实际环境中的声源大部分是运动的,因此设计一种快速准确的声源定位协议是关键.文章研究了一种多传感器节点协同的声源定位协议,完整考虑了节点处理声音和射频信号的响应时间,分析了它们对该声源定位协议定位精度的影响,推导出声源定位边界性条件.实验结果表明该协议相对于现有的精确声源定...