声表面波谐振型气体传感器的研究

分析和设计了声表面波谐振型气体传感器的叉指换能器和反射栅的最佳结构,研制了ST切石英基底的双端对声表面波谐振型气体传感器,研制了一种高稳定性的振荡器电路。用所研制的ST切石英基底,谐振频率148.5 MHz,敏感薄膜为酞菁铜的双端对声表面波谐振型气体传感器进行了NO_2气体传感检测实验,检测了传感器声表面波振幅的变化,其优点是传感器的声表面波振幅的温度波动远小于通常传感器所检测的声速,提高检测温度稳定性。实验结果证明了所研制的器件具有很好的实用性。     

一种新型的声表面波有机气体检测方法

为进一步提高声表面波气体传感器的性能，这里研制一种全新的，采用声表面波谐振器的传感器，该种传感器基于声表面波延迟线的传感器相比，具有低噪声和高灵敏度等特性。经实验验证，该方法对研制谐振式传感器提供了一个新的技术平台。     

带有温度检测的声表面波气体传感器

设计并分析了一种新型多参量声表面波传感器.相比于传统的气体传感器,设计通过两组声路可以对气体与温度同时进行检测并直接显示被测数据.设计解决了不同温度下器件对气体敏感度不同而导致的测不准问题.实验中分别使用了中心频率为99.85 MHz和174.5 MHz的声表面波器件对气体和温度进行了检测.对理论及实验结果进行了讨论分析,实验数据与理论推导结果相吻合.     

基于支持向量机的SAW传感器阵列鉴别毒害气体的研究

采用支持向量机技术, 对声表面波传感器阵列检测出的气体特征矢量和被测样本信息进行训练和分类, 鉴别出被测气体中的毒害气体. 实验结果验证了方案的可行性和有效性.      

环网柜无源无线测温管理系统设计

为实现对环网柜电气连接点的温度在线监测和告警,本文设计了基于声表面波(SAW )的无源无线测温管理系统,重点论述了声表面波无源无线测温原理和告警控制算法。基于RS485标准Modbus协议并通过Epon网络将SAW传感器采集的温度信息准确及时传输至通讯管理机;通讯管理机将温度信息转换为IEC61850信息并运行告警控制算法,监控计算机展示数据。采用高低温箱模拟温度变化和MV1000记录温度,对无源无线测温管理系统进行验证,试验证明,该系统运行稳定可靠,效果良好。     

铌酸锂中声表面波特性分析

声表面波在各种基片或分层介质中的传播特性是不同的。本文以目前应用广泛的铌酸锂晶体为研究对象,探讨了其在特定切型和传播方向的条件下,所表现出来的各种传播特征,从而为研制新器件取得了一手数据,为设计开发做好必要的理论准备工作。     

高频声表面波传感器的仿真

根据声表面波传感器的特点,提出应用耦合矩阵模型仿真高频声表面波传感器的初值条件、边界条件,进行了高频反射栅延迟线型和谐振型声表面波传感器的频率响应仿真.仿真SAWS的频率响应与实际测试的频率响应的包络相吻合.实验结果表明,本文提出的声表面波传感器仿真初值条件和边界条件是正确的.     

基于声表面波谐振器的三维纳米团簇敏感薄膜关键技术研究

设计了一种新型基于声表面波技术的气体传感器,理论分析了三维纳米线结构的比表面积大、灵敏度高等优点,采用具备高Q值和低插损的谐振型声表面波器件结构,制备了三维敏感膜结构的声表面波气体传感器.在此基础上,为提高吸附效应,对三维纳米线簇进行了修饰改进.通过将沙林气和芥子气注入放置了声表面波的气体传感器密闭腔体内,经过神经网络识别系统进行定性识别.实验结果表明,基于修饰改进后的纳米线簇敏感膜制备的声表面波气体传感器对给定毒气混合气体的整理识别率大于90%,能够满足通用的毒气定性检测要求.并且三维纳米声表面波气敏传感器的灵敏度和响应速度优于传统的传感装置,在识别系统加大样本数据量时,能够进一步提高识别精度.     

基于振荡检测法的延迟线型声表面波气体传感器特性

研究延迟线型声表面波(SAW)气体传感器的信号传输损耗和相位变化,考察了振荡检测法中相移电路和滤波电路对传感器性能的影响.基于延迟线型SAW气体传感器简化数学模型和频率特性测试,探讨叉指电极(IDTs)对传感器性能和传输过程中信号相位幅值变化量的影响.利用不同阶低通滤波器的性质和相移电路频率特性曲线研究振荡电路对延迟线型SAW传感器振荡频率、灵敏度和稳定性的影响机制.结果表明:延迟线型SAW传感器插入损耗和信号带宽反比叉指对数;传输过程中信号相位变化受振荡频率、波速和中心距共同影响;滤波器幅频特性随滤波电路阶次降低而变好,同时传感器灵敏度提高.     

声表面波瓦斯传感器高压电薄膜研究

我国煤矿瓦斯事故频发,造成大量人员伤亡和国有资源流失.声表面波瓦斯传感器体积小、工作稳定,能够有效提高煤矿瓦斯监、检能力,减少瓦斯事故.声表面波瓦斯传感器的灵敏度主要取决于压电薄膜的压电系数及机械品质因数,因而高压电系数、高机械品质因数的压电薄膜对于制备高性能声表面波瓦斯传感器具有重要意义.文中通过磁控溅射法沉积PMnN-PZT三元系铁电薄膜,所得薄膜具有高压电性及较高的机械品质因数,有望应用于声表面波瓦斯传感器制备.     

ZnO薄膜声表面波型SF6气体传感器的研究

提出了一种基于ZnO薄膜的声表面波型SF6气体传感器.将利用微乳液法制备的ZnO颗粒制作在声表面波器件上,形成了一种对SF6气体具有物理吸附和脱吸附作用的ZnO薄膜.应用小波函数加权的输入换能器和具有抑制体声波作用的多条耦合器到声表面波器件中,传感器的频率响应特性得到了提高.声表面波器件的双声路结构消除了因外界测量条件改变引起的测量误差,进一步提高了传感器的可靠性和准确性.实验结果表明,基于ZnO薄膜的声表面波型SF6气体传感器具有较好的重复性和较强的连续测量特性,在测量范围内对各种浓度的SF6气体具有好的响应特性,传感器在9(SF6)为0.5×10-6到20×10-6范围内的线性灵敏度大约为7.3 kHz/10-6,但对CO2、N2具有一定的交叉灵敏度.     

声表面波温度传感器研究

论述声表面波温度传感器的结构、原理及设计中的主要问题,研制了一种声表面波温度传感器,测试并分析了它的温度频率特性。     

石英上准纵漏表面声波在液体传感方面潜在应用的研究

报道了石英材料上一种新的可用于液体传感的准纵漏声表面波模式的传播方向,即Ｅｕｌｅｒ角为［０°,１２４°,５０°］的传播方向,并对该传播方向上准纵漏声表面波在液体传感方面的应用进行了初步研究．结果表明：与目前用流体声表面波传感器所用声波模式所在传播方向相比较,这种新的传播方向上存在较少的声表面波模式,当应用于液体传感时只有准纵漏声表面波一种模式存在．这一特性使得本文所提传播方向上准纵漏声表面波具有很好的应用前景．     

水晶广义表面波压力传感器初探

本文在水晶表面波压力传感器SAWPS的基础上,提出了一种新模式压力传感器——水晶广义表面波压力传感器(GSAWPS)。实验结果表明,它在一定程度上克服了SAWPS的缺点,对研制性能优良的压力传感器有一定参考价值。     

基于磁流体黏性负载效应的压电层状结构SH-SAW传播特性分析

在分析声表面波(SAW)传感器机理的基础上,提出一种新型的磁流体-声表面波传感器(MF-SAW),建立起工作在均匀磁场中的MF-SAW理论模型,并进行数值求解,讨论不同磁场强度下的SH-SAW传播相速度、能量损耗特性。结果表明,通过改变磁流体黏性,磁场强度与SH-SAW传播属性具有较好的曲线关系,有助于对MF-SAW传感器的进一步研究分析。     

SiO2/IDT/AlN/Diamond多层结构中声表面波传输特性的有限元分析

基于COMSOL软件对SiO2/IDT/AlN/Diamond多层结构中声表面波(surface acoustic wave,SAW)传输特性进行有限元(finite element method,FEM)分析.深入分析了多层结构中声波的色散特性,直观地展现了表面波向漏表面波的转化过程,研究了Al电极层厚度和SiO2缓冲层厚度对声表面波的影响.基于微加工工艺研制出一系列不同结构的声表面波谐振器,并对其频率响应特性进行了测试.测试结果与仿真结果基本一致,其中,1阶模式的声表面波表现出较好的应用潜力,可用于声表面波滤波器的研制.     

一种新型基于两通道声表面波器件的全光纤调制器

研究了多通道声表面波与光纤中传播的光导波相互作用,推导出其相应的耦合模方程.研制了一种两通道声表面波全光纤声光调制器并进行了实验,理论分析与实验结果相符合.     

声表面波无线无源传感器

无线无源赋予声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)传感器的显著特点使其在物联网、智能电网、智慧城市等领域日益受到关注.综述了上海交通大学在SAW基础理论、器件精确仿真分析建模、传感器无线阅读装置设计、信息获取及处理算法以及应用等方面的研究成果,详细介绍了面向智能化配网中压开关柜动静触头温度、环网柜电缆终端头温度以及配网变压器油温/油位监测的声表面波无线无源温度传感器研发与应用情况,同时介绍了耐高温声表面波无线无源传感器研发进展以及在炼铝电解槽温度监控中的应用.     

延迟线型无线SAW传感器的访问信号

分析了声表面波 (SAW)传感器无线测量时访问信号的宽度对回波及测量的影响。访问系统通过发射访问信号和接收回波并加以处理来获得测量信息。访问信号是一定宽度的高频脉冲 ,回波信号必然在两端存在过渡区。通过分析声表面波的激发和反射 ,给出了回波信号由多个反射差拍叠加的数学描述。计算了过渡区的宽度 ,提出了访问信号宽度必须大于过渡区的宽度并给出了确定公式 ,分析了访问信号的频率对回波信号的影响 ,给出了实测结果。该工作可以为无线声表面波传感器的设计和访问系统参数的确定提供理论依据     

小波变换式小电流传感器的研究

采用霍尔检零原理(即闭环原理)推导出了霍尔检零系统的稳态误差表达式，得出了在霍尔检零系统中放大器的放大倍数越大稳态误差越小的结论．把小波变换技术应用到小电流传感器中，构造的声表面波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及重构器件，该器件可有效滤除小电流传感器的干扰信号．霍尔检零系统可以补偿温度和霍尔元件恒流源电流的变化对测量的影响．