基于声表面波技术实现微流体数字化

微流体的数字化是压电微流控芯片进行微流分析的前提,提出了采用声表面波(SAW)实现微流体数 字化的方法.在128°YX-LiNbO3基片上研制了中心频率为27.7 MHz的叉指换能器,在压电基片上方固定一细针,它经由Teflon软管与注射泵相连,注射泵提供恒定流量的微流体到达细针孔端并聚集,当聚集的微流体高度达到细针孔端与压电基片间距时,叉指换能器激发的声表面波驱动微流体实现微流体数字化.提出了计算细针孔端与压电基片间距的方法和微流体实现数字化的条件.以水为实验对象进行数字化实验,结果表明,声表面波作用下能实现微流体数字化,为压电微流控芯片提供了一种新的微流体引入方法.     

S型声表面波器件特性分析

在128°Y切割X传播方向上的L iN bO3基片上设计并研制了S型声表面波器件。它将输入IDT激发的声表面波中心对称分成两路并由各自的输出IDT检测输出。应用P矩阵法分析了其中一输出IDT检测输出的1次时延信号、3次和5次渡越反射信号与输入IDT所加的电信号之间的关系式,并与“一”字型器件的3次渡越反射信号进行对比。结果表明,S型声表面波器件能有效地降低3次和5次渡越反射信号。     

应用P矩阵法分析S型声表面波器件特性

在128°Y切割X传播方向上的LiNbO3基片上设计并研制了S型声表面波器件。它将输入叉指换能器激发的声表面波中心对称分成两路并由各自输出叉指换能器检测输出。采用P矩阵法分析推导了输入叉指换能器加电信号,一输出叉指换能器检测输出时的一次时延信号、三次渡越反射信号和五次渡越反射信号与所加电信号的关系式。采用网络分析仪测量了S型声表面波器件的幅度特性,同时,由门函数处理后获得其三次和五次渡越反射信号的幅度特性以验证理论推导的正确性。     

Y型声表面波器件特性分析

在1280旋转Y切割X传播方向上的L iN bO3基片上设计并研制了Y型声表面波器件。它将输入IDT激发的声表面波轴对称分成两路并由各自的输出IDT检测输出。应用P矩阵法分析了其中一输出IDT检测输出的一次时延信号、三次渡越反射信号和五次渡越反射信号与输入IDT所加的电信号之间的关系式,并应用网络分析仪测量Y型声表面波器件幅度特性,结果表明,理论分析与实验结果基本相符。     

基于耦合模-电网络理论的S型SAW器件特性分析

为克服马松(Mason)等效电路模型指对级联及常用电路仿真软件处理复阻抗的繁杂性,提出了应用耦合模理论和电网络理论分析声表面波(SAW)器件特性的方法,它首先应用耦合模理论获得叉指换能器SAW粒子运动速度和应力的关系式,由此得到叉指换能器的等效电路模型,并根据耦合模理论计算等效电路模型中各电参量值,然后应用电路网络理论推导等效电路模型各节点电压方程,结合自行研制的S型SAW器件尺寸,仿真得到S型SAW器件的频率特性,与实验得到的频率特性基本相近。     

声表面波器件二阶效应等效电路模型研究

提出了声表面波器件二阶效应的等效电路模型,应用P矩阵法严格分析推导了声表面波器件二阶效应理论表达式,并根据P矩阵分析结果得到的声表面波器件二阶效应电特性参数,采用电网络理论综合出具有相同特性的等效电路模型,且应用PSPICE进行仿真,仿真结果与实验结果基本相符,验证了所提出声表面波器件二阶效应等效电路模型的正确性.     

基于比色法和智能手机的铜离子浓度检测

为适合现场快速检测,开发了适用于安卓操作系统的智能手机的重离子检测应用系统.自制的光路系统降低采集环境变化的影响,并提高便携性.提出了测前和测后的补偿算法,进一步消除了采集环境变化对测试精度的影响;梯度定位算法改善测试对象浓度定位的精确性,并开发了基于智能手机的应用软件,实现铜离子浓度的数字化测量.采用水体中Cu2+浓度作为实验对象,验证算法的正确性,结果表明,在0～20 mg/dL线性范围内,拟合曲线的标准偏差为0.96,相关系数为0.99.     

低功率电信号激发的不连续声表面波破裂压电基片上液滴

提出了一种新的微流器件上液滴破裂的方法。采用微电子工艺在128°yx-LiNbO3 基片上制作一对中心频率为27.5MHz叉指换能器和反射栅。瞬间下降电信号激发不连续声表面波辐射入待破裂液滴,在其内产生不连续声流。当电信号突然消失,部分微流体由于惯性力从液滴中飞逸。采用红色染料溶液进行液滴破裂实验,结果表明：当电信号功率从12.3dBm突然降低到-3.98dBm,压电基片上液滴能产生破裂,并且其均匀性受液滴体积影响。所提出的液滴破裂方法为微流系统进行微流分析提供了一种新的样品前处理技术,具有一定的学术价值。     

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.     

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。