Coupling coefficient determination based on simulation and experiment for ST-Cut quartz saw delay-line response

This paper used the theoretical calculation to simulate the response of surface acoustic wave (SAW) delay-line on quartz substrate and then compared to the experimental results. The coupling coefficients affected by operation frequency as well as aperture length were built up by experimental data analysis. Based on the experimental values of these two parameters, the device-coupling coefficient was defined. This method is new and we has not found in other document. In addition, it improves the simulation results and helps the analysis process more comprehensive. This study developed ST-cut quartz SAW delay-lines with gold inter-digital transducer (IDT) operating at 39.5 and 78.9 MHz corresponding to 80 and 40 μm of the wavelength. The differences of aperture length in IDT designs were investigated to help understand the effects of this parameter on SAW sensor response. The maximum error of operating frequency is 1%; of insertion loss is 4.25 and 3.13% for bandwidth. The larger of the insertion loss error is expected owing to the result of mathematical approximation and the quality of quartz substrate. The simulation results agree with the experimental results shows that the simulation method can apply to quartz-based SAW delay-line as well as for other material based SAW delay-line applications. The results help understand more about the parameters which effect the insertion loss, operating frequency and bandwidth. It should be very useful for IDT design in specific, SAW sensor and SAW filter design in general.     

基于声表面波传感器阵列的气体鉴别算法研究

声表面波(SAW)传感器阵列具有体积小、功耗低、反应灵敏等优点,在食品检测、环境治理、气体鉴别等领域有广泛的应用前景。结合声表面波传感器阵列的原理及特点,建立和优化了声表面波传感器阵列的数学模型,并对数据进行预处理、主成分分析（PCA）以及BP神经网络分析处理,实现了对气体的鉴别分类,取得了好的实验结果。     

新型抗腐蚀结构声表面波湿度传感器的研究

为解决声表面波(SAW)湿度传感器存在易被污染、不易清洁、稳定性差等问题,提出了一种新的基于改进的单端口SAW谐振器结构用于湿度检测。在此结构中,在ITO材料制作的叉指换能器和反射阵上溅射厚度为5pm Si3N4层以屏蔽各种腐蚀性物质如酸性、碱性等腐蚀性气体对SAW谐振器电极的侵蚀。相比常规谐振器,新结构加大了谐振器叉指换能器与一个反射阵之间距用于涂敷湿敏材料,同时在石英基片背面布设ITO材料脱湿电路。给出了基于此类结构SAW湿度传感器的制作工艺、感湿实验测试结果。实验验证了该结构SAW湿度传感器的可清洁性、耐腐蚀性及该结构的有效性。     

基于超支化聚合物的声表面波化学毒剂传感器

基于声表面波（SAW）技术的化学毒剂传感器在检测下限、响应速度以及减小温度、湿度交叉敏感等方面还需进一步提高。提出了在SAW双端口谐振器上涂敷超支化聚合物的方法提高传感器的检测下限和灵敏度。通过建立Van Dyke模型,分析了敏感膜对SAW化学毒剂传感器Q值、插入损耗以及电路阻抗匹配的影响。利用谐振器代替延迟线,确保了器件具有插入损耗、高Q值的特点。实验证实,在谐振器的中心栅结构上涂覆聚合物可以减小粘弹性聚合物对谐振器插损、Q值以及输入输出阻抗的影响。对设计的化学毒剂传感器进行了沙林毒剂检测实验,采用315MHz的SAW谐振器结合超支化聚合物膜,检测沙林气体浓度为5．0mg／m^3。实验表明：这种传感器的灵敏度可达到600Hz／mg／m^3,响应时间为50s,恢复时间约为60s。     

声表面波传感器Q值改善的理论分析与实验结果

报道了带变迹叉指换能器（IDT）和倾斜金属反射栅的高Q值Y型声表面波（SAW）质量沉积传感器。用P矩阵方法分析了三种不同传感器的通带纹波。分别在振荡和非振荡模式下比较了这些传感器的通带纹波和Q值。分析了获得高Q值的原因。理论和实验结果表明：均匀孔径无反射栅的传感器旁瓣抑制为10dB，振荡模式下其Q值为5289；通过孔径变迹设计，传感器的旁瓣抑制和Q值分别改善到25dB和8689；而对孔径变迹并加入倾斜反射栅的传感器，这两个参数提高到25dB和12477。非振荡模式下带反射栅的传感器比没有反射栅器件的通带纹波约低2dB。因此，变迹IDT和金属反射栅的应用是SAW质量传感器Q值的改善的两个重要因素。由于Q值改善，质量沉积灵敏度达到5.24GHz?cm2/g     

Finite element simulation of one-port surface acoustic wave resonator with thick interdigital transducer for gas sensing

Microsystem Technologies - The paper presents finite element simulation of a surface acoustic wave (SAW) one-port resonator with thick interdigital transducers (IDT) made of nickel metal for...     

基于SAW器件的微间隙压力监测传感器

声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)器件能进行无源无线通信,为微间隙等特殊环境下物理量的测量提供了新的解决思路.研究设计了一种基于声表面波延迟线的接触应力传感器.围绕微间隙环境,研究了声表面波器件的结构类型,并确定压力监测的技术方案;根据设计原理,设计一种新型声表面波传感器,并利用有限元分析法对压电基片进行应力仿真;将设计出的传感器进行实验测试并提出温度补偿.通过对声表面波传感器设计的探究,验证了利用声表面波传感器实现微间隙压力监测的可行性.     

声表面波温度传感器的信号检测方法与实现

声表面波温度传感器的传感信号是在外界无线射频信号激励下输出的瞬态衰减信号,当传感器的谐振频率与激励信号频率相同时,传感器输出的传感信号功率最大。根据传感信号的特性提出了在给定频率范围内进行频域扫描的信号检测方法,依据该方法实现了用于信号检测的读写器的软硬件设计,分析了该读写器的性能,并将其应用于工程实践中。     

声表面波传感器Q值改善的理论与实验分析

用P矩阵方法分析带变迹叉指换能器(IDT)和倾斜金属反射栅的高Q值Y型声表面波(SAW)质量沉积传感器的通带纹波,并分别在振荡和非振荡模式下比较了这些传感器的通带纹波和Q值.分析了获得高Q值的原因.理论和实验结果表明:均匀孔径无反射栅的传感器旁瓣抑制为10dB,振荡模式下其Q值为5 289;通过孔径变迹设计,传感器的旁瓣抑制和Q值分别改善到25dB和8689;而对孔径变迹并加入倾斜反射栅的传感器,这两个参数提高到25dB和12477.非振荡模式下带反射栅的传感器比没有反射栅器件的通带纹波约低2dB.因此,变迹IDT和金属反射栅的应用是SAW质量传感器Q值的改善的两个重要因素.由于Q值改善,质量沉积灵敏度达到5.24 GHz·cm2/g     

无源声表面波谐振器的无线温度传感系统

介绍了一种基于声表面波谐振器的无源无线温度传感系统。作为传感器的谐振器受到正弦脉冲串的无线激励。因激励信号的中心频率不同于谐振器的谐振频率，所以回波信号是一调幅信号，其包络的主频就是谐振器的谐振频率和激励信号中心频率的差频。给出了传感系统的电路设计以及信号处理方法。实验数据和器件的温度系数吻合。     

应用耦合模理论分析S型声表面波器件特性

报道了在128°旋转Y切割X传播方向的LiNbO3基片上研制的结构新型的S型声表面波器件, 它将输入换能器激发的声表面波中心对称分成两路,分别由各自输出换能器检测输出.应用耦合模理论详细分析了该声表面波器件的特性,并应用网络分析仪测量该声表面波器件的特性以验证分析结果的正确性.结果表明,理论计算值与实验结果相近.     

SAW压力传感器的理论计算及推导

首先介绍了声表面波(SAW)传感器的基本工作原理。而后从理论分析的角度出发,综合运用各有关知识,探讨了声表面波压力传感器的设计计算问题,并给出了具体的计算方法与步骤。     

一种声表面波无线传感器的小型化微带天线

声表面波(SAW)无源无线传感器常用于检测复杂环境下的物理参数。本文针对SAW无线无源传感器天线对低轮廓、小尺寸天线的要求,同时采用短路加载技术和贴片开槽技术,设计了一款小型化的低轮廓微带天线,天线贴片尺寸仅为21.4*21.3mm2,高度仅1mm。测试结果表明,天线,在小型化、低轮廓与增益之间取得良好折中。利用制作的天线,实现了SAW无源无线传感器的检测。     

基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统

将声表面波传感器与信号无线保真(WIFI)技术相结合,提出了一种基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统.该系统由声表面波传感器、信号调理电路、处理器、WIFI模块和无线接收终端组成.声表面波传感器混频后的信号经过信号调理电路后,转换为处理器可计频的低频方波信号,并通过WIFI模块将采集到的信号无线发送到接收终端.通过一个输出信号范围在100 kHz~350 kHz声表面波传感器信号采集系统的实现,对该系统的结构、性能进行了验证和测试.实验结果表明,该系统可以实现测试范围内信号的采集、发送和无线接收,系统输入信号与无线接收终端接收信号之间的平均绝对误差为0.843 kHz,最大相对误差为0.51%,无障碍环境有效采集范围约为100 m,有障碍环境有效采集范围约为50 m.     

基于极化和复用的SAW传感器阵列

针对谐振型声表面波(SAW)温度传感器难以灵活构建较大规模传感器阵列的问题,结合天线技术,基于极化和复用的思想,通过频分、时分、空间角度分集和极化,研究实现较大规模的SAW传感器阵列的方法。并通过实际测试,实验结果表明:在略微增加发射天线数目的代价下,阵列规模迅速增大,阵列中的传感器元能得到有效辨识。实验结果验证了设计方法的可行性。     

基于电路仿真技术异型声表面波器件特性分析

为了能够采用EDA工具设计含声表面波器件的电子系统,本文研究了应用EDA工具仿真声表面波器件特性的方法.它以叉指换能器一个周期段的Mason等效电路模型为基础,根据电网络理论将Mason等效电路模型中的复阻抗采用LC串并联网络来等效,LC网络中的各L、C值采用进化方法确定,使得串并联网络的等效阻抗和Mason等效电路中的阻抗特性误差最小,并以子电路的形式由自行研制的异型声表面波器件各叉指换能器的等效电路调用,异型声表面波器件幅度特性仿真结果与实测结果在中心频率处插入损耗基本相符.     

声表面波湿度传感器

叙述了声表面波的有关概念。介绍了声表面波湿度传感器的工作原理及器件制作,并对这种新型湿度传感器的性能及有关问题作了讨论.     

基于SAW表面气液相效应和GC分离柱的气敏传感器的研究

限于传统涂敷敏感膜的声表面波（SAW）气敏传感器存在成膜困难和选择性差、重复性差以及再生性差等问题，本研究提出一种基于压电基底表面气体气液相转换效应机理的瑞利波传感器。首先建立了挥发性有机气体(VOCs)液相凝聚体薄层负载下的SAW波传模型，并仿真计算了其波传频散和波传衰减。然后在此基础上开发了一种基于瑞利声表面波传感器和气相色谱（GC）分离柱的便携式气体检测系统。最后实验论证了方案的可行性，初步的实验结果表明该系统具有分析时间短、选择性好、灵敏度高（可检测ppb浓度的混合VOCs）以及成本低等优势，因此其在痕量挥发性有机气体检测和分析应用上有良好的潜力和前景。     

一种声表面波液体密度传感器的实验研究

介绍了一种新型的表面波(SAW)液体密度传感器的结构,并对其进行了理论分析和初步实验。结果表明:与传统的液体密度传感器相比,这种传感器具有结构简单、测量精度高、需用试样少等特点,具有广泛的应用前景。     

物联网热点问题研究

从物联网的定义出发,引出了物联网感知层研究中亟待解决的若干问题。"物联网"的"物"体现在对物体信息的感知,这可由无线传感网和RFID技术实现,属于感知层研究的内容。对于无线传感网来说,目前需要解决的问题包括能量的获取与控制,这可以从增加能量供应和控制能量消耗两方面进行研究,其热点研究方向有超级电容、无线供电、功耗控制等;无线传感器的自动组网技术包括Ad hoc网络和ZigBee协议研究两个热点方向,分别对应不同的应用场景。对于RFID来说,亟待解决的问题包括天线设计、声表面波技术、碰撞算法等,此外,文中还在感知层研究中研究了一些共性的问题,如电磁波传播特性、节点定位、超宽带技术、网络安全等。