延迟线型声表面波气敏传感器的研究

【摘要】：声表面波传感器具有能够测量多种参数、灵敏度高、动态特性好、可形成无线传感器的特点,同时其制造工艺与集成电路平面工艺相容,便于组织大批量、低成本生产,研究声表面波传感器具有重要意义。 气敏传感器是一类重要的传感器,但其稳定性、可逆性、重复性、快速性普遍不尽人意,其发展相对滞后。声表面波传感器属微传感器,可在一定程度上改善上述性能,从气敏传感器入手研究声表面波传感器具有一定优势。本文首先对声表面波的特性、原理、器件模型进行了研究,在此基础上设计了双声路延迟线振荡型H2S气敏传感器及相应的信号调理电路。 论文分为六章。第一章对声表面波传感器的发展概况进行了综述;第二章介绍了压电介质中声表面波的性质,讨论了声表面波的温度系数、机电耦合系数、传播损耗和波束偏向等因素,为优选声表面波传感器的基片材料、切向和传播方向等提供理论依据;第三章从机电类比的角度研究了声表面波器件的网络表示,建立了一般叉指换能器的数学模型和等效电路,基于此模型对声表面波传感器的激励和接收叉指换能器进行了分析与计算,从而为掌握器件特性和设计作准备;第四章对声表面波气体传感系统进行具体的设计和实现,包括系统构架、叉指输入输出对数、器件尺寸等,设计出以铌酸锂为基体,频率为124.6Hz的双声路结构传感器;第五章研究了其信号调理电路的设计。为提高检测灵敏度采用了混频、信号增益调整、滤波等技术;第六章对声表面波H2S气敏传感器进行了敏感机理分析与仿真试验,达到了预期目标。第七章对课题进行了总结和展望。 通过课题的研究,掌握了SAW气敏传感器从分析到设计,从设计到实现的过程,为SAW气敏传感器的进一步研究和产品的产业化有很好的借鉴作用,具有理论意义和市场应用前景。