石英晶体传感器及其应用

扼要介绍石英晶体传感器的结构、原理、性能及用途.     

石英晶体传感器特征阻尼理论的实验验证

本文发展了石英晶体传感器的特征阻尼理论，引入特征阻尼向量和特征阻尼角来分析石英晶体传感器在表现负载发生各种变化时的输出响应，通过研究ＮａＣｌ溶液在石英晶体电极表面的蒸发过程和沉积于电极表面的固体ＮａＣｌ在高湿环境中的潮解过程，直接观察了石英晶体传感器在质量负载和液体阻尼负载相互转变过程中的谐振频率和振荡幅值的变化情况，实验结果证明了特征阻尼理论的正确性。     

表面物理性吸附与石英晶体湿度传感器性能的研究

本文针对带有吸湿性涂层的石英晶体谐振器的研究，提出了一种三层结构的力学模型，并在此基础上导出了谐振器频偏量与表面吸附量间的关系公式。实验证明该公式更好地反映了表面吸附与湿敏特性的关系。对于其它石英晶体谐振式气敏及离子敏传感器，该公式也具有相当的实用意义。     

液体介质中厚度切变石英晶体传感器的特征阻尼研究

本文提出一个新概念：特征阻尼系数ｋｃ。用来区分液体中振荡的厚度切变石英晶体传感器由质量负载和液体阻尼分别引起的频率偏移。理论推导表明，当石英晶体表面附着的质量没有变化时，特征阻尼系数Ｋｃ０的大小与附着的液体或固体性质无关，只取决于晶体谐振器自身的参数，如基频、电极面积和谐波次数等。     

再结晶技术对压电石英晶体质量的影响

压电石英元器件正向高频、小型化、片式化等方向发展，对石英晶体材料的品质提出了更高的要求。该文根据再结晶原理，利用水热法对压电石英晶体进行了一、二和三次结晶，分别测量了三次结晶引起的Q值、包裹体和腐蚀隧道变化，分析和讨论了籽晶、杂质和工艺条件对晶体质量的影响。报道了生长这种高质量压电石英晶体的主要条件。     

计算机辅助设计石英谐振器

通过对AT切型石英谐振器研制工艺的分析,介绍了利用计算机辅助设计AT切型石英谐振器,以及科学制订生产工艺的设计方案。从优化设计、提高工效、降低成本及提高产品性能考虑,介绍了计算机在AT切型圆片石英谐振器研制中的应用。     

三角弹性托架抗高冲击石英晶体振荡器

抗高冲击石英晶体振荡器一直是我国军事通信的弱点.该文主要介绍了面向精确打击和导弹目标跟踪中使用的抗高冲击石英晶体元件的研发过程,分析了3～50 MHz频率段抗冲击力在2 000～20 000 g系列石英晶体振荡器的研制过程.结果表明,成功地研制出了高性能的抗高冲击石英晶体振荡器,为我国该类产品的小型化、频率点扩展、生产批量化奠定了基础.     

四硼酸锂晶体圆片的加工与表征

介绍了坩埚下降法生长的优质四硼酸锂晶体（ＬＢＯ）７６ｍｍ（３英寸）标准圆片的加工工艺，讨论了ＬＢＯ圆片的质量。研究表明，所得ＬＢＯ圆片能够满足目前ＳＡＷ器件制作的要求     

多通道石英微天平振动耦合分析

应用明德林的二维压电板理论，用有限元方法求解并分析了两圆形石英晶体微天平(MQCM)的设计参数对频率耦合的影响。通过选取合适的尺寸设计参数，可有效地使两圆形石英晶体微天平(QCM)的耦合减少到最小，指出振动耦合现象的产生是由一谐振元的基模能与另一谐振元的泛音模发生强烈耦合引起的；提出了优化设计MQCM的建议。     

压电石英体声波器件的应用特点及发展趋势

压电石英晶体具有高Q值和高稳定的性能,用它作成的体声波谱振器件有十分优良的稳定频率、选择频率和传感的功能,具有损耗低、体积小、寿命长和可靠性高的特点.广泛地应用于军、民用的各种电子装置中,是现代电子工程中不可缺少的关键元器件.文章综述性地介绍了各种体声波器件的应用特点及现代电子工程对其提出越来越高的要求;对当前国内外的技术水平、发展趋势及采用新技术的途径等均分别作了叙述.     

切变振动型石英晶体谐振器的特点及其应用

根据石英晶体的压电方程和晶体振动理论,研究了AT-切石英晶体厚度切变振动模式下振动频率与结构参数间的关系,以及石英晶体谐振器在电极区形成稳衡驻波的频率条件及电极区外波的传播特性。试验表明,根据本文研究结果设计的石英晶体谐振器,其力敏特性基本与晶体边缘的固接方式无关,利用这种结构形式的石英谐振器作力敏元件用于姿态检测时,检测分辨率可达0.001°,短期频率稳定性达到1.38×10-10/min。     

谐振式力传感器对其晶振频率稳定度的要求

为了寻找石英晶振频率稳定度对传感器影响的判据,根据石英谐振式力传感器的灵敏度阈值和量程与晶体的相关常数及结构参数间的关系,导出了反映谐振式力传感器研究水平的指标参数与晶体结构参数及晶振频率稳定度之间的关系式,为传感器的研究提供了依据。例如,欲制作量程阈值比达到105量级的传感器,所用晶振的频率稳定度必须优于108。     

石英晶体板高频振动的三维有限元分析

通过建立石英晶体板的三维模型,运用有限元分析软件ANSYS获得了石英晶体板厚度剪切振动的振动频率和位移云图。验证了数值计算结果的收敛性并提出了避免振动模态强烈耦合的石英晶体板最佳长厚比的选取方法。模型分析过程中发现,六面体网格比四面体网格易观察到石英晶体板的厚度剪切振动。