声表面波技术在化学战剂检测中的研究及发展

该文通过对目前世界各国SAW技术检测化学战剂研究发展状况的回顾,系统介绍了SAW传感器中膜材料的选择、灵敏度和温湿度、干扰气体、气体流速等因素对检测的影响,以及阵列式SAW传感器的检测方法,尤其是联合化学战剂检测器JCAD在化学战剂检测中的实际应用,并对今后声表面波技术检测化学战剂的研究发展前景提出了初步看法.     

SAW技术在化学战剂检测中的研究进展

目前,世界各国对SAW技术应用于化学战剂检测进行了广泛而深入的研究.该文简要回顾了SAW化学气体传感器膜材料的选择情况,着重讲述了近年来对适合SAW化学气体传感器镀膜方法的研究及应用,并对今后声表面波技术检测化学战剂的研究发展前景提出了初步看法.     

SAW传感器在智能血凝仪中的应用

针对现有血凝仪中所用的光电比浊法和双路磁珠法的不足,提出了一种新的血液凝固检测方法--声表面波(Surface Acoustic Wave简称SAW)传感器检测方法,介绍了检测电路和信号处理电路的结构设计和工作原理,对所用SAW传感器进行了相关参数的验证,对血液粘度建立了相应的数学模型,实验结果证明了SAW传感器在血凝仪中的可行性和优越性.     

双声路声表面波毒剂传感器的设计

对声表面波（SAW）芯片结构类型、参数条件、覆膜方法及制作工艺流程进行了详细研究,设计了一种新型双声路谐振器型SAW毒剂传感器,并以聚表氯醇PECH为敏感膜材料,测试了该传感器对芥子气（HD）的检测性能,结果表明：该传感器具有稳定性好、灵敏度高、响应快速、适于连续实时检测等特点,为发展毒剂检测器材提供了依据。     

声表面波阵列传感器研究进展

声表面波(SAW)阵列传感器具有许多独特的优点,目前已成为检测化学毒剂的重要手段之一:近年来,随着以SAW阵列传感器为主要技术的电子鼻的发展,使得SAW阵列传感器在食品检测、环境治理等领域得到了广泛应用.对SAW阵列传感器的发展及其应用进行了综述.     

杯芳烃在SAW化学传感器中的应用

该文简要回顾了SAW化学传感器的发展及其敏感膜的研究情况,着重介绍了第三代超分子一杯芳烃的结构特点、识别有机化合物的能力以及作为SAW化学传感器敏感膜层的使用情况,并对杯芳烃SAW传感器在检测有毒工业化学品及化学战剂领域中的应用前景进行了展望.     

杯芳烃-SAW传感器检测有机磷响应特性研究

研究了以25-(硫代烷基烷氧基)-对叔丁基杯[4]芳烃自组装分子作为声表面波(SAW)化学传感器敏感膜材料的SAW双通道延迟线传感器对DMMP检测的敏感特性.实验结果表明杯芳烃-SAW传感器对DMMP有高的灵敏度、好的响应特性和重复性.     

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。     

常见气体声表面波传感器研究进展

声表面波(SAW)气体传感器由于具有响应时间快、灵敏度高、体积小、成本低、稳定性好等特点受到广泛关注.本文侧重从敏感材料方面介绍了用于检测几种常见的有毒气体的声波面波传感器的研究进展.     

SAW分子印迹技术检测甲氟膦酸异丙酯研究

甲氟膦酸异丙酯(简称GB)是一种非常重要的含膦毒剂,该文以单6-脱氧(1,10-癸二巯基)-β-环糊精为敏感膜材料,采用自组装和分子印迹技术研制出对GB有选择性检测能力的SAW-MIP-GB传感器。该传感器集SAW传感器的高灵敏度、自组装膜的稳定性和分子印迹的专一选择性于一体,对GB的检测下限可达0.4mg/m3,检测的线性范围为0.4～13mg/m3,线性回归方程为y=0.2213x+0.8531,相关系数r=0.9967。     

基片表面力负载对SAW谐振器的特性影响研究

分析了SAW谐振器表面力负载对谐振器谐振频率和机械损耗产生的影响。进行了两种表面力加载方式的实验研究,对比实验结果表明:基片底面固定时,表面力负载对SAW谐振器谐振频率的影响主要与负载在基片表面产生的应力大小有关,而谐振器的机械损耗主要与力在基片表面的分布有关。实验结果为SAW力传感器的结构设计提供了参考。     

含陀螺效应的声表面波波动方程的求解

含陀螺效应的声表面波(SAW)波动方程的求解是分析旋转压电基体SAW传播特性和设计SAW角速度传感器的理论基础.以旋转条件下压电基体声表面波方程的建立和求解为研究内容,推导了含陀螺效应的Christoffel方程的一般表达式,提出了在求解中必须注意对解耦波的判别及进行相应的处理,设计了计算机数值求解的软件,并给出了流程.以新型压电材料硅酸镓镧作为求解的实例,验证了算法的可行性.理论与算法可为与陀螺效应有关的SAW器件的设计提供参考.     

结合金属膜的YZ-LiNbO3压电基片上声表面波陀螺效应分析

在声表面波陀螺效应作用过程中,由于哥氏力的作用比较微弱,导致现有的声表面波陀螺仪的检测灵敏度极低。为了改善哥氏力作用,在声表面波传播路径上分布金属点阵以增加质量负载,将有可能获得良好的灵敏度性能。本文结合研究层状介质中声波传输特性的方法对YZ-LiNbO3压电基片上的金属膜层对陀螺效应的影响做了理论计算。对比分析有无金属膜层的压电基片中陀螺效应的大小,以及不同金属材料对陀螺效应的影响作用,验证了用布置重金属点阵的方法来提高行波模式声表面波陀螺仪检测灵敏度的可行性,从而为高性能行波模式声表面波陀螺仪的研制奠定理论基础。     

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.     

一种SAW气体传感器的设计考虑

声表面波气体传感器的最终成功既取决于化学界面膜的性能,也取决于声表面波器件设计的最佳化。给出了声表面波气体传感器的设计考虑。     

一种无源无线SAW压力传感器结构设计

根据无源无线SAW压力传感器的敏感特点,提出了一种具有较高灵敏度的压力传感器结构设计.传感器的受力敏感部分采用简支梁结构,通过分析找到梁的最大应变点,在梁的上下两侧最大应变区域中心对称分布了两个相同的单端口SAW谐振器.由两个SAW谐振器组成差动式测量结构,具有较高的灵敏度,并减少了温度对测量结果的影响,对迟滞效应带来的误差有一定的补偿作用.     

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.     

声表面波(SAW)压力传感器输出频率的高精度测量方法研究

SAW压力传感器的输出量是频率,因之精确的频率测定是保证其可靠性和正确计量的关键之一.尽管目前有多种频率测量方法,但适合于和传感器相配套的用于生产现场的微型、高精度频率仪在国内尚罕见报道.我们在研究了现有频率测量方法的基础上,得到了一种适合于SAW压力传感器输出频率的测量方法,并给出了实现频率测量的原理和电路及其主要的电子元件.     

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ZnO/Glass声表面波器件的高速紫外传感特性研究

基于氧化锌/玻璃(ZnO/Glass)结构的声表面波(SAW)器件可以用来制作性能优良的紫外探测器。使用有限元分析软件COMSOL Multiphysics仿真了该种结构的声表面波器件,并得到其S11参数。基于仿真结果,制备了相应的SAW器件,实验所用ZnO薄膜采用直流反应磁控溅射方法沉积,所制备的ZnO薄膜呈(0002)取向。基于该种结构的SAW紫外探测器对紫外光的反应时间仅3 s,其紫外探测的灵敏度高达36.4×10-6/mW/cm2。