Y型和S型组合双通道SAW质量传感器研究

Y型和S型组合双通道SAW质量传感器研究

一、Y型和S型组合双声路SAW质量传感器研究(论文文献综述)

彭福强[1](2019)在《基于声表面波技术的液体检测研究》文中研究说明声波传感器具有灵敏度高、响应速度快、损耗小等优点,适用于液体传感,在生物医学、化学工业、智能家居等领域有着广阔的应用前景。论文从理论分析、建模仿真、实物制作、系统设计、实验测试等方面,完成了对水平剪切声表面波传感器与相应阅读器的设计、制作,并针对洗涤剂残留量检测、液体种类快速鉴别、液体多参数并行检测这三个液体检测领域亟待解决的典型问题展开了研究。在理论分析与建模仿真方面,论文采用边界条件全矩阵法和微扰理论对传感器的液体传感机理进行了分析与仿真。论文设计了双通道双端延迟线型传感器结构,并采用耦合模理论建立了传感器尺寸参数与传输特性之间的耦合模模型,仿真分析了叉指换能器对数、孔径、中心距等参数对传感器传输特性的影响,进而优化确定了传感器的设计参数。使用有限元仿真软件COMSOL对比了传感器空载、传感器加沟槽、传感器沟槽内加液体的时域仿真结果。在传感器制作方面,论文实际制作了三种类型的传感器,使用矢量网络分析仪测试对比了其性能,并与耦合模模型仿真结果进行了对比。在液体检测实验方面,论文使用经一体化安装的传感器、恒温水浴锅、分液器等检测装置,对洗涤剂、甘油等多种液体试样进行了检测实验,并分别采用了目标函数拟合、主分量分析、人工神经网络三种数据处理方法。测试结果表明,传感器对洗涤剂残留量的检测范围为0-240ppm,精度为±30ppm;可实现对洗涤剂、甘油、果汁、酒精、牛奶五种液体的快速鉴别;对液体密度、粘度、介电常数、电导率并行检测的最大相对误差分别为0.44%、7.42%、0.85%、4.30%。为实现液体检测系统的实用化,论文还对阅读器进行了设计与制作。其发射链路采用直接数字频率合成器与锁相环上混频的方式产生高频扫频脉冲信号;接收链路则采用了下变频与中频采样,以及数字正交解调的方案。阅读器的液体检测实验效果虽略差于矢量网络分析仪,但同样可实现对洗涤剂残留量的检测、液体种类的快速鉴别、液体多参数的并行检测。

叶浩[2](2018)在《一种无线声表面波质量传感器的研究》文中提出得益于声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)技术和半导体工艺技术的蓬勃发展,由于无线声表面波传感器非接触、快速、无电源、抗干扰,易编码,保密性好,成本低的特点,越来越多的声表面波器件被应用在各种恶劣、封闭或者有毒的环境中。本文研究的无线声表面波质量传感器对于微质量的测量是声表面波气敏传感器的基础。本论文在充分了解声表面波原理的基础上,介绍了叉指换能器的?函数模型,脉冲响应模型和等效电路模型,并利用改进后的?函数模型对新型结构的叉指换能器结构进行建模及仿真,又利用了多条耦合器减少了器件的二阶效应,并且在YZ铌酸锂作为压电基片的基础上,确定了三角形IDT结构的各项参数、延迟线长度、质量负载区大小,在matlab平台上仿真了器件的组合声路的频率响应。其中所设计的无线声表面波质量传感器的工作中心频率为109MHZ,插入损耗约为8.3dB,带宽为7dB,旁瓣抑制为35dB,灵敏度达到44.084 KHz/ug,相比于规则型IDT结构的器件有较好的工作范围和旁瓣抑制性能,并完成了器件的版图设计。然后分析了待测薄膜的厚度,电导率和环境温度对器件的影响。最后由于压电基片材料较高的稳定频率系数,采用了双声路的结构来补偿诱温度带来的误差,并设计了相应的后端调理电路,在multsim平台对调理电路进行设计与仿真,最后选择了zigbee无线传输模块对器件的信号进行无线从传输。

李莺歌[3](2018)在《氮化铝薄膜声表面波温度质量双参数传感器研究》文中提出温度和质量检测在环境、生物、能源等领域有着非常重要的作用。本文在研究声表面波传播理论基础上仿真、设计和制备了双端口延迟线型基于氮化铝(AlN)压电薄膜的温度质量双参数声表面波(SAW)传感器,对其温度和质量的敏感特性进行了原理性研究和实验表征,对双参数传感器信号提取方法及相关接口电路进行了研究与设计。论文主要完成了以下工作:一、结合压电理论与波动方程分析氮化铝薄膜的延迟线型SAW传感器各结构参数对SAW传感器性能的影响,基于IDT的函数模型仿真分析了叉指对数对SAW传感器输出幅频特性的影响;对IDT厚度、金属化率、AlN压电薄膜厚度等参数对SAW振型及SAW传感器输出特征频率变化的影响进行了仿真研究。结果表明SAW传感器输出特征频率与叉指换能器(IDT)的金属化率呈线性正相关的关系、与IDT厚度呈线性负相关的关系、而随着AlN压电薄膜厚度增加总体呈阶段性非线性升高的趋势。二、基于仿真结果,优化设计了Al/AlN/Si(100)结构的延迟线型声表面波温度质量双参数传感器。其结构参数为:均匀IDT结构,指条宽度和指间距均为10μm,声孔径为4mm,叉指对数为50对,输入输出IDT中心间距为4.5mm,Al IDT厚度为0.2μm,AlN压电薄膜厚度为1μm。三、在研究温度与应力应变的对应关系基础上,对设计的SAW温度质量双参数传感器分别进行了温度及质量加载作用的敏感特性的仿真分析以及耦合场的数值模拟。数值分析的结果表明SAW温度质量双参数传感器的输出特征频率与衬底温度在0200℃范围内呈负线性相关关系,与质量加载在00.001μg/μm范围内也呈负线性相关关系。四、利用与标准CMOS工艺兼容的直流磁控溅射法等半导体工艺完成了基于铝(Al)IDT、氮化铝(AlN)薄膜、硅(Si(100))衬底结构的SAW温度质量双参数传感器的制备。SEM微观结构表征结果显示制备的传感器具有良好的精度和表面平整度。五、对制备的SAW传感器在0150℃温度范围内进行了温度敏感特性的实验分析,得出传感器的输出特征频率与温度呈良好的负线性相关关系,其温度灵敏度为-4.3KHz/℃,表明该传感器可用于温度的精确检测。提出并采用通过原子层沉积的方法在制备出的SAW传感器的质量敏感区域沉积Al2O3薄膜获得微质量的加载,实验获得该薄膜型SAW传感器质量沉积效应的频率响应特性,得出该传感器的输出特征频率与质量呈良好的负线性相关关系,其灵敏度为296GHz?cm/g,优于目前国内报道的SAW质量传感器。实验结果为以后拓展其作为生物传感器等多参量传感器的应用打下基础。六、基于STM32F103RTC6单片机,结合AD9854产生高频信号源设计了相位差和频率差检测电路。其中创新性的设计了STM32单片机结合MC1496模拟乘法器芯片测量传感器输入输出信号频率差的硬件电路和软件程序,与AD8302组成的SAW传感器相位差检测电路,结合软件算法为延迟线型SAW温度质量双参数传感器输出信号的检测提出了新的解决方法。论文创新点:一、提出了采用原子层沉积Al2O3作为微质量加载产生微重力的方法对SAW传感器进行质量敏感特性表征的实验手段;二、提出了声表面波温度质量双参数传感器的优化设计方法,并有效地进行了声表面波传感器的设计;三、成功制备了AlN薄膜声表面波温度质量双参数传感器,该传感器温度及质量灵敏度较高,工程应用意义较大,目前国内未见类似报道。

邓开乐[4](2017)在《基于AlN薄膜的SAW延迟线设计方法研究》文中认为得益于声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)技术和半导体工艺技术的蓬勃发展,SAW器件在雷达、通信、电子对抗和电视等领域得到了越来越广泛的应用。与此同时,日益迅猛发展的无线通信技术,特别是移动通信技术的发展,要求SAW器件具有较低的插入损耗和较高的工作频率;声表面波延迟线作为一种信号处理器件,其作用是将电信号延迟一段时间。而采用传统压电材料制作的声表面波延迟线的插入损耗都是比较大的,而且难以实现高频化。因此,应用高声速压电薄膜材料制作低插损的声表面波延迟线是一种必然趋势。本课题在此研究背景的基础上,使用高声速压电薄膜材料—AlN压电薄膜实现高频化、低插损的声表面波延迟线的理论研究、结构及参数设计、建模仿真与分析,主要研究内容有一下几点:1.介绍了声表面波技术的理论、特点和发展历程,声表面波延迟线的种类、应用和国内外声表面波延迟线的研究现状;2.研究了声表面波延迟线的工作原理,简要分析了声表面波在压电薄膜表面的传播特性,重点介绍了声表面波叉指换能器的三个基本的物理分析模型—δ函数模型、P矩阵模型和脉冲响应模型,并通过这些理论模型进行了叉指换能器结构参数的研究与设计;3.介绍了AlN压电薄膜的电学性质和表征参数,包括介电常数、压电常数和机电耦合系数,研究了基于AlN薄膜的多条耦合器的理论与设计方法,并得到了在IDT/AlN/Diamond结构下,多条耦合器能实现声表面波能量由一通道完全转换到另一个通道时所需的金属条数;4.对椭圆型换能器和改进倒相换能器声表面波延迟线的结构参数进行设计,采用仿真软件对基于IDT/AlN/Diamond结构和采用多条耦合器的椭圆型IDT声表面波延迟线,以及基于IDT/AlN/Silicon结构的倒相换能器声表面波延迟线进行了建模仿真;5.基于群延时理论,结合仿真软件对第四点中的两种声表面波延迟线的群延时特性进行了研究,并得到器件相应的群延时仿真曲线。

张兵[5](2017)在《面向脑颅压检测的声表面波传感器设计及制作工艺研究》文中提出脑积水是一种在婴幼儿和老年人群中常见的疾病,其病因在于脑脊液分泌过多或(和)循环、吸收障碍引起颅内压的增高,因而导致头颅增大、头痛、智力障碍等。目前,脑积水治疗手段主要采用脑室腹腔分流术,通过在病人体内植入分流阀系统,将过多的脑脊液引流到腹腔中被吸收掉,从而使脑颅压保持在正常范围内;但该分流阀系统故障率较高,容易发生阻塞、过引流或者引流不足等问题,严重威胁病人的生命安全。目前,主要通过CT或MRI来辅助调整阀门大小,但该方法存在测量精度较差、成本较高且无法实现连续测量等缺点。针对以上不足,本文以基于声表面波原理的脑颅压传感器为研究对象,通过传感器理论建模和有限元仿真等手段,对传感器的温度补偿策略、结构设计方法及加工工艺等关键技术进行深入研究,实现对脑颅压的低成本连续测量功能。针对脑颅压传感器温度漂移问题,本文设计了基于ST切型石英基底的差分式脑颅压传感器结构。由于ST切型石英具有良好的温度稳定性,本文将其作为传感器的压电基底,通过在上表面蒸镀铝电构成叉指换能器和反射栅,设计了谐振器型结构。本文提出了一种将经验公式与耦合数学模型相结合的局部快速仿真传感器结构参数的方法,提高了传感器设计效率。首先,利用经验公式对传感器的结构参数进行初始设计,确定其主要取值范围。然后,通过建立传感器耦合数学模型,更精确地实现仿真设计。以传感器S散射参数幅值为目标,通过研究传感器的电极指条对数、膜厚比等参数变化规律并进行设计,得到了Q值较高的器件。最后,通过设计双谐振器型结构,对传感器进行差分补偿,改善了传感器的温度特性。对传感器进行了相关实验,测得精度约为3.21%,达到了本文所提出的设计目标。由于ST切型石英基底机电耦合系数较小,本文利用不同材料温度系数相反的特性,通过在128°YX切型Li Nb O3压电基底上蒸镀Si O2薄膜,设计了一种多层膜结构的新型传感器,它具有较大机电耦合系数和良好温度稳定性。首先,建立传感器有限元仿真模型,利用特征频率分析,计算声表面波在压电基底材料上的传播速度。分析了在不同Si O2薄膜厚度下,机电耦合系数的变化规律。其次,通过将温度场耦合到仿真模型中,计算不同温度下声表面波传播速度,研究了多层膜结构Si O2膜厚与温度系数变化规律。确定多层膜结构零温度系数对应的Si O2镀膜厚度及机电耦合系数大小。最后,通过频域仿真,得到了多层膜结构传感器的S参数,并对器件进行了静态实验测试和验证,该多层膜结构测得的机电耦合系数远大于石英晶体。通过研究MEMS加工工艺,制作了传感器样机。利用干法刻蚀工艺,在压电基底上制作叉指和反射栅电极结构。针对PECVD蒸镀较大厚度Si O2薄膜热应力问题,通过改进工艺流程,采用分时镀膜释放热应力的方法,解决了较大膜厚下Si O2表面出现破裂的问题。为了减小传感器尺寸并提高灵敏度,设计合金膜片式传力结构。但由于工艺达水平的局限性,导致该方法制作的传感器重复性一般。为了解决这一不足,研制了压电敏感元件直接受压的“三明治”式封装结构,有效地改善了传感器的重复性。搭建了传感器实验测试系统。采用0.01%精度的硅谐振传感器作为基准,通过Mensor压力控制器和恒温箱分别控制压力和温度输出,对传感器的压力和温度特性进行实验研究,验证了温度补偿方案的可行性。本文提出的声表面波脑颅压传感器,实现了基本压力参数的测量功能,解决了现有脑颅压测量精度不高或不能连续测量等问题,后续设计天线能够实现无源无线测量。通过设计传感器的量程,也可以将其扩展到心脏血压等其它生理参数的测量,本文的研究成果在临床应用方面具有潜在的重要价值。

何兴理[6](2015)在《新型声波谐振器及其传感应用研究》文中指出得益于材料科学和先进微纳米加工工艺的进步,近年来柔性电子发展迅速。柔性电子不仅弥补了传统固体电子的不足,同时其也是电子学一个新兴的重要分支,有助于拓展整个电子学的应用范围。学术界陆续报导了许多柔性电子的应用,但目前为止,有关柔性微机电系统一(MEMS)的报导还很少。在众多的MEMS器件中,声表面波(SAW)器件是最简单的一种MEMS器件,它与另一类MEMS器件一薄膜体声波谐振器(FBAR)一起,常用作传感器来使用。本文研究了在柔性聚酰亚胺(PI)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)上通过磁控溅射方法沉积具有大晶粒尺寸且具有良好(0002)晶体取向的ZnO薄膜的制备方法,研究了该种ZnO薄膜的特性。并成功地在ZnO/PI和ZnO/PET复合基板上制备出高性能的柔性SAW器件。所制备的柔性SAW器件具有两个主要的谐振模态,分别对应于广义兰姆波(Lamb Wave)的0阶对称和反对称模态。论文探讨了ZnO薄膜厚度、器件波长和叉指电极间距对这种柔性器件的影响。由于制备在柔性基板上,该种器件可以弯折,在最大应变量为2500με的情况下,其可弯曲次数超过100次,这表面该种器件可作为柔性器件来使用。同时本文还研究了这种器件在温度、湿度、紫外光和应变传感等领域的应用,器件对这些外部参数反应敏感,其特性不逊于类似的固体基板上的SAW传感器。初步揭示了柔性SAW器件在传感领域的应用前景。本文还研究了另一类高频声波器件FBAR,所研究的FBAR器件制备于硅衬底上,采用体硅背面刻蚀型结构。由于使用Si02作为支撑层,所制备的器件呈现两个主要的谐振频率。在这一基板结构的基础上,本文提出一种带密封腔的新型FBAR压强传感器结构,这主要通过用硅片密封器件背面沟槽来实现。本文研究了这种带密封腔的FBAR传感器在不同温度和压强下的响应,其两个谐振频率随温度和压强变化呈线性变化。这说明可以使用单一FBAR器件来同时测量温度和压强。这种双模态FBAR器件结构简单、造价低廉且无需特殊封装,具有广泛的应用前景。

徐鑫[7](2014)在《声表面波器件的设计仿真及其应用研究》文中认为针对目前器件的版图设计周期相对较长,设计的正确率也相对较低,并且尚未有系统的开发软件、系统或平台出现的这些问题,提出了利用MATLAB强大的运算功能,作图功能和其中的GUI技术实现基于多条耦合器的声表面波版图设计。通过控制参数的输入,输出器件的版图。使在设计阶段实现器件版图的直接观察、缩短器件设计周期、提高器件版图设计正确率、降低设计强度和费用。针对声表面波(SAW)器件模拟仿真模型复杂、计算量大的问题,提出了利用ANSYS软件进行SAW器件的建模与仿真。首先阐述了SAW器件的结构及其原理;然后利用ANSYS软件对SAW器件进行建模和仿真,完成模态分析和谐响应分析;最后根据仿真结果得出结论:SAW的能量主要集中在固体表面12个波长内;振幅随深入固体材料的深度增加而迅速减小;晶体基片表面发生的是周期性的弹性形变。这些结论与理论相符,为SAW器件的设计和研究提供了仿真依据。针对振荡器中声表面波器件存在的体声波干扰、电极反射及旁瓣过大问题,提出了一种新型声表面波振荡器系统的设计方案。该方案将多条耦合器用于分离体声波,分裂电极用于减弱电极反射问题,并采用了输入、输出换能器双加权的措施来降低旁瓣信号。通过中心频率为50.8MHz声表面波器件的实现和测试结果,说明了该设计方案在提高器件性能方面具有很好的作用。利用Agilent7032A示波器对使用该器件设计的声表面波振荡器进行测量,得到该新型声表面波振荡器系统的振荡频率为50.1MHz,与系统的设计值误差仅为1.3%,并且具有良好的周期性和稳定性。

刘立[8](2012)在《双声路声表面波传感器的设计》文中研究指明声表面波技术是一门新兴科学技术领域,它是声学、电子学、光学、压电材料和半导体平面工艺相结合的边缘学科。由于可以通过对声表面波器件本身参数的测量,从而实现对如气体浓度、温度、质量等一些参量的间接测量,因此,目前表面波传感器成为国际上器件研究的新热点之一,应用领域己渗入到国民经济的各个领域。然而,目前声表面波传感器件在器件建模、设计、测试方面的理论和方案还不够成熟和系统。本论文正是针对这些问题,从器件建模、设计、测试等方面进行了系统理论研究和实验测试。针对声表面波器件的性能涉及到基片材料的各种参数、膜厚等工艺等诸多因素,论文将研究两个或多个电磁波模式间耦合的理论——耦合模理论用于声表面波器件的设计和特性仿真中,着重分析了声表面波器件的内部结构以及性能,推算出了声表面波器件的耦合模方程,求解该方程,得到了方程的解析解,使器件的各种仿真参数更加准确和逼近实际测量结果。在对设计的器件进行了制作、封装的基础上,使用Agilent E5062A ENA-L射频网络分析仪对器件的各个参数进行了测量,并在此基础上设计了一款声表面波器件理论和测量参数分析软件,软件将用耦合模理论得到的各种声表面波器件参数曲线图与使用网络分析仪测量得到的参数曲线图在同一界面上进行了综合对比分析。利用所设计的器件,制作了一个中心频率为101.764MHz的双声路声表面波传感器件,器件采用双声路结构,一路做为参考声路,另一路做为测量声路,以补偿外界环境因素的影响,并用安捷伦MSO7032A示波器对两声路分别做了对比测试。

康迤[9](2011)在《声表面波器件的设计及其应用振荡器电路实现》文中指出随着声表面波技术、电子技术和半导体技术的发展,声表面波器件被应用的越来越广泛,特别是在高频射频领域。因其独特的优点,对声表面波器件的设计优化、对其应用电路的研究搭建显得越来越重要。本文介绍了声表面波器件的基本结构、实现原理,在对比几种常见的声表面波器件结构的基础上,提出了基于多条耦合器的双声路声表面器件结构。着重研究了这种基于多条耦合器的双声路声表面器件的设计和器件应用振荡器电路的搭建。在基于多条耦合器的双声路声表面器件设计中,先介绍了声表面波器件的主要组成部分——叉指换能器、器件的基本尺寸等,突出介绍了用Matlab对器件进行设计。此次设计借助Matlab强大的功能对器件的原理版图和实际结构版图分别进行了设计,并通过GUI界面实现了软件版图的显示,其中器件的压电材料、材料参数和器件的中心频率和尺度的幂指数等参数可以在界面上直接输入,实现了声表面波器件设计的智能化。在声表面波振荡器电路设计中,课题组仍选用双声路结构的测量原理,一路作为测量声路,另外一路则为参考声路。这样不但实现了差值测量原理,而且有效地解决了测量中由于外界环境等对测量输出的影响。在此振荡器电路设计中,选频选用的是课题组自己设计的中心频率为101.764MHz的声表面波器件。通过ADS仿真和示波器等的测试,电路性能良好。整个课题的设计实现了声表面波器件从软件设计到硬件应用,对声表面波器件的实用化具有重要意义。

侯成诚[10](2011)在《一种便携SAW气体传感器的电路设计》文中研究表明声表面波(SAW, Surface Acoustic Wave)气体传感器由于其高灵敏度,易于携带等独特的优点越来越受到人们的关注。评价一个SAW气体传感器的好坏主要从两个方面:SAW器件及检测电路。因为SAW器件的中心频率决定着检测气体的灵敏度,SAW器件的插损数值的大小关系着器件能否起振;检测电路又关系到传感器的精度和稳定度。所以对二者的研究都有重要意义。本文首先介绍如何设计制作中心频率为120MHz的延迟线型SAW器件,然后通过对各检测法进行比较,最终选择了受环境因素影响小的频率检测法来设计检测电路。对于器件的设计,采用双延迟线结构,并用耦合模(COM)理论进行了分析,推导了整个单相单向换能器的混合矩阵(P矩阵),最终结合等效电路模型得到器件的幅频及相频响应等。在器件的制作方面,采用了铝牺牲层工艺。为了消除环境影响,在电路设计方面,主要采用频率检测的方法,这种方法是将器件的两个通道(参比通道及敏感通道)产生的频率信号作混频处理,从而判断出是何种气体。最后在器件上涂覆敏感吸附膜,用动态配气的方式对电路作验证。结果表明,该电路对微量气体有较高的精度,满足气体检测的需要。

二、Y型和S型组合双声路SAW质量传感器研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Y型和S型组合双声路SAW质量传感器研究(论文提纲范文)

(1)基于声表面波技术的液体检测研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 声表面波概述
        1.1.2 声表面波液体传感
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文的研究工作与内容安排
第二章 传感器设计
    2.1 液体传感机理分析
    2.2 液体传感特性仿真
        2.2.1 微扰理论
        2.2.2 液体机械参数传感特性仿真
        2.2.3 液体电学参数传感特性仿真
    2.3 传感器结构设计
        2.3.1 双通道双端延迟线型传感器
        2.3.2 叉指换能器
        2.3.2.1 均匀指
        2.3.2.2 分裂指
        2.3.2.3 假指
        2.3.3 沟槽
        2.3.4 反射栅
    2.4 传感器尺寸参数设计
        2.4.1 耦合模模型
        2.4.1.1 COM模型推导
        2.4.1.2 COM参数提取
        2.4.2 P矩阵
        2.4.3 S参数
        2.4.4 传感器尺寸参数优化仿真
    2.5 基于COMSOL的传感器仿真
    2.6 本章小结
第三章 传感器制作与液体检测实验
    3.1 传感器制作
        3.1.1 均匀指类型的传感器
        3.1.2 分裂指类型的传感器
        3.1.3 增加反射栅类型的传感器
        3.1.4 沟槽制作
        3.1.5 传感器测试板制作
    3.2 传感器性能测试
        3.2.1 均匀指类型传感器测试
        3.2.2 分裂指类型传感器测试
        3.2.3 增加反射栅类型传感器测试
    3.3 液体检测装置及测试环境
    3.4 洗涤剂残留量检测
    3.5 液体种类快速鉴别
    3.6 液体多参数并行检测
        3.6.1 人工神经网络的建立与实现
        3.6.2 检测结果
    3.7 本章小结
第四章 液体检测系统搭建与系统测试
    4.1 阅读器结构框图
    4.2 发射链路的设计与实现
        4.2.1 高频激励信号产生
        4.2.2 脉冲信号截取
        4.2.3 发射链路测试
    4.3 接收链路的设计与实现
        4.3.1 接收链路结构
        4.3.2 中频带通滤波器设计
        4.3.3 接收链路测试
        4.3.4 ADC采样及信号处理
    4.4 实验测试
        4.4.1 系统整体测试
        4.4.2 系统的洗涤剂残留量检测
        4.4.3 系统的液体种类快速鉴别
        4.4.4 系统的液体多参数并行检测
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 论文特色与创新
    5.3 论文不足与展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(2)一种无线声表面波质量传感器的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状分析
    1.3 主要研究内容和论文结构
第二章 声表面波传感器理论基础
    2.1 声表面波技术
        2.1.1 声表面波简介
        2.1.2 叉指换能器的结构与原理
        2.1.3 压电材料
    2.2 声表面波传感器原理与结构
    2.3 声表面波延迟线结构
        2.3.1 延迟线基本原理
        2.3.2 声表面波延迟线的优点
    2.4 声表面波质量传感器的IDT理论模型
        2.4.1 δ函数模型
        2.4.2 脉冲响应模型
        2.4.3 等效电路模型
    2.5 SAW器件的二阶效应
    2.6 声表面波传感器IDT基本结构参数设计
第三章 声表面波质量传感器的设计与仿真
    3.1 声表面波质量传感器基片材料
    3.2 三角形叉指换能器的设计与仿真
        3.2.1 改进的δ函数模型
        3.2.2 三角形换能器结构参数的设计
    3.3 声表面波的多条耦合器
    3.4 声表面波质量传感器结构的设计
第四章 声表面波质量传感器的仿真与特性分析
    4.1 声表面波质量传感器的仿真
    4.2 声表面波质量传感器的敏感机理
    4.3 声表面波质量传感器的特性分析
        4.3.1 薄膜电导率和厚度对器件灵敏度的影响
        4.3.2 温度对器件灵敏度的影响
第五章 无线声表面波调理电路及无线模块的设计
    5.1 SAW质量传感器振荡电路的设计
    5.2 SAW质量传感器信号调理电路的设计
    5.3 SAW质量传感器无线模块简述
第六章 总结与展望
致谢
参考文献

(3)氮化铝薄膜声表面波温度质量双参数传感器研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
符号说明
1 绪论
    1.1 声表面波(SAW)传感技术
    1.2 SAW传感器结构与特性
        1.2.1 SAW传播基本理论
        1.2.2 SAW器件基本结构和工作原理
        1.2.3 叉指换能器(IDT)的基本结构及特性
    1.3 SAW传感器国内外研究进展
        1.3.1 总体发展趋势
        1.3.2 SAW温度传感器国内外研究进展
        1.3.3 基于质量敏感机理的SAW传感器国内外研究进展
        1.3.4 压电材料研究现状
        1.3.5 IDT材料研究现状
    1.4 主要研究内容
2 氮化铝薄膜SAW传感器仿真及设计
    2.1 SAW传感器设计参数及指标
    2.2 IDT的仿真模型
    2.3 IDT参数对SAW传感器特性影响
        2.3.1 叉指对数对IDT特性的影响
        2.3.2 金属化率对SAW传感器输出特性的影响
        2.3.3 IDT厚度对SAW传感器输出特性的影响
    2.4 氮化铝薄膜厚度对SAW传感器特性的影响
    2.5 温度质量双参数SAW传感器结构参数设计
    2.6 温度对SAW振型与SAW传感器特征频率的影响仿真
    2.7 质量加载作用的SAW传感器有限元仿真
        2.7.1 仿真模型与条件
        2.7.2 仿真结果与分析
    2.8 温度场和重力场耦合作用的SAW传感器三维有限元仿真
        2.8.1 仿真模型
        2.8.2 控制方程与边界条件
        2.8.3 仿真步骤
        2.8.4 仿真结果与讨论
    2.9 小结
3 SAW传感器制备与表征
    3.1 SAW传感器制备
        3.1.1 实验装置及工艺流程
        3.1.2 制备结果
    3.2 SAW传感器微观结构表征
        3.2.1 微观结构表征方法
        3.2.2 表征结果
4 SAW传感器温度及质量敏感性能表征
    4.1 仪器装置及测量方法
    4.2 SAW传感器温度敏感特性表征
        4.2.1 SAW传感器温度敏感在线测试实验设置
        4.2.2 SAW传感器参数测量结果与数据处理
        4.2.3 结果与讨论
    4.3 SAW传感器质量敏感特性表征
        4.3.1 质量沉积实验
        4.3.2 传感器输出特性分析
        4.3.3 质量敏感度计算
    4.4 SAW传感器品质评价
    4.5 小结
5 SAW传感器信号处理电路系统设计
    5.1 硬件电路设计
        5.1.1 控制部分硬件电路设计
        5.1.2 高频信号源硬件电路设计
        5.1.3 SAW传感器模块电路
        5.1.4 相位差测量硬件电路设计
        5.1.5 频率差测量硬件电路设计
        5.1.6 电源和显示部分硬件电路设计
    5.2 软件程序设计
        5.2.1 主程序设计
        5.2.2 子程序设计
    5.3 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录
    附录1.IDT厚度对SAW传感器阵型及特征频率的影响有限元仿真结果
    附录2.AlN薄膜厚度对SAW传感器阵型及特征频率的影响仿真结果
    附录3.温度对SAW传感器阵型及特征频率的影响仿真结果
    附录4.质量加载对SAW传感器阵型及特征频率的影响仿真结果
    附录5.部分软件程序
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录

(4)基于AlN薄膜的SAW延迟线设计方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状分析
    1.3 主要研究内容和论文结构
第二章 延迟线基本原理
    2.1 常见延迟线及其特点
        2.1.1 同轴电缆延迟线
        2.1.2 高温超导微波延迟线
        2.1.3 光延迟线
        2.1.4 声体波延迟线
    2.2 延迟线实现机制的选择
        2.2.1 声表面波延迟线的优点
        2.2.2 声表面波延迟线原理
    2.3 本章小结
第三章 声表面波延迟线结构
    3.1 压电材料的选择
    3.2 AlN压电薄膜声表面波特性
        3.2.1 AlN压电薄膜的介电常数与压电常数
        3.2.2 AlN压电薄膜的机电耦合系数
    3.3 声表面波延迟线结构
    3.4 声表面波延迟线工作原理
    3.5 声表面波延迟线IDT理论模型
        3.5.1 δ函数模型
        3.5.2 等效电路模型
        3.5.3 脉冲响应模型
    3.6 加权叉指换能器设计
    3.7 声表面波延迟线时延特性分析
    3.8 声表面波延迟线基本结构参数设计
        3.8.1 指条宽度a和指条间隙b
        3.8.2 叉指指条对数Np
        3.8.3 孔径宽度W
        3.8.4 中心间距L与标称延迟时间τ
        3.8.5 氮化铝(AlN)膜厚
        3.8.6 金属膜厚
    3.9 多条耦合器设计
    3.10 本章小结
第四章 声表面波延迟线设计
    4.1 椭圆型叉指换能器
        4.1.1 改进的δ函数模型
        4.1.2 椭圆型换能器结构
    4.2 椭圆型换能器声表面波延迟线
        4.2.1 椭圆型换能器声表面波延迟线的结构及设计参数
        4.2.2 椭圆型换能器声表面波延迟线的建模与幅频响应
        4.2.3 椭圆型换能器声表面波延迟线的相位与延时特性
    4.3 倒相换能器的声表面波延迟线
        4.3.1 倒相换能器声表面波延迟线的结构及设计参数
        4.3.2 倒相换能器声表面波延迟线的建模与幅频响应
        4.3.3 倒相换能器声表面波延迟线的相位与延时特性
    4.4 三次渡越抑制
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文研究工作总结
    5.2 后续研究工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果及项目参与

(5)面向脑颅压检测的声表面波传感器设计及制作工艺研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 脑颅压检测技术国内外研究现状
    1.3 声表面波传感器研究现状
        1.3.1 声表面波概述
        1.3.2 声表面波传感器国外研究现状
        1.3.3 声表面波传感器国内研究现状
    1.4 课题来源及主要研究内容
第2章 声表面波脑颅压传感器的总体设计
    2.1 引言
    2.2 脑颅压传感器设计要求及指标的确定
    2.3 脑颅压传感器的工作原理与系统组成
        2.3.1 工作原理
        2.3.2 系统组成
    2.4 脑颅压传感器压电敏感元件的分析与设计
        2.4.1 压电敏感元件材料的选择
        2.4.2 压电敏感元件的温度补偿
        2.4.3 压电敏感元件的受力分析
        2.4.4 灵敏度建模与分析
    2.5 脑颅压传感器封装结构的设计与分析
        2.5.1 封装结构的设计
        2.5.2 封装结构生物兼容性的分析
    2.6 本章小结
第3章 差分式脑颅压传感器的设计
    3.1 引言
    3.2 脑颅压传感器频域设计目标
    3.3 脑颅压传感器的初步设计
    3.4 脑颅压传感器的建模和参数确定
        3.4.1 声表面波模态耦合模型的引入
        3.4.2 声表面波传感器模态耦合模型的建立
        3.4.3 声表面波传感器的参数确定
    3.5 脑颅压传感器频率特性测试
    3.6 本章小结
第4章 多层膜结构脑颅压传感器关键参数分析与确定
    4.1 引言
    4.2 多层膜结构脑颅压传感器的基本结构
    4.3 多层膜结构脑颅压传感器有限元数学模型
    4.4 多层膜结构脑颅压传感器关键参数的分析与确定
        4.4.1 压电基底材料参数
        4.4.2 声表面波的相速度
        4.4.3 传感器的温度系数
        4.4.4 传感器的机电耦合系数
    4.5 多层膜结构脑颅压传感器的反射系数仿真
    4.6 本章小结
第5章 脑颅压传感器制作工艺研究
    5.1 引言
    5.2 传感器压电敏感元件的制作工艺
        5.2.1 金属电极的制作工艺
        5.2.2 SiO_2薄膜的制作工艺
    5.3 传感器封装的制作工艺
        5.3.1 传感器封装制作过程
        5.3.2 传感器封装尺寸的分析
    5.4 本章小结
第6章 脑颅压传感器实验研究
    6.1 引言
    6.2 脑颅压传感器实验平台的搭建
        6.2.1 实验测试要求
        6.2.2 实验平台的搭建
    6.3 脑颅压传感器的实验测试
        6.3.1 传感器的散射参数
        6.3.2 差分式脑颅压传感器的压力测试实验
        6.3.3 差分式脑颅压传感器的温度测试实验
        6.3.4 LiNbO_3基底温度传感器的测试实验
        6.3.5 多层膜结构脑颅压传感器特性测试实验
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历

(6)新型声波谐振器及其传感应用研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
缩略词表
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 声波传感器概述
        1.2.1 传感器的种类及工作原理
        1.2.2 压电式声波器件
        1.2.3 声表面波(SAW)器件
        1.2.4 薄膜体声波谐振器(FBAR)
    1.3 柔性电子的发展与其在商频应用领域面临的挑战
        1.3.1 柔性电子学的发展
        1.3.2 柔性电子在高频应用领域面临的挑战
    1.4 论文研究的意义和章节安排
        1.4.1 论文的研究意义
        1.4.2 论文章节安排
第2章 固体中声波传输特性理论
    2.1 振动与波
    2.2 弹性理论简介
        2.2.1 弹性张量
        2.2.2 压电效应
    2.3 晶体中的波
        2.3.1 晶体中的波方程
        2.3.2 纵波和横波
    2.4 固体表面声波
        2.4.1 瑞利波
        2.4.2 兰姆波
        2.4.3 其它叠状结构中的表面波
第3章 SAW器件的设计及ZnO薄膜制备
    3.1 声表面波器件的设计
        3.1.1 叉指换能器(IDTs)的基本工作原理
        3.1.2 SAW器件结构参数
        3.1.3 SAW器件制备工艺
    3.2 ZnO薄膜的制备
        3.2.1 ZnO晶体
        3.2.2 磁控溅射制备ZnO薄膜的工艺流程
        3.2.3 柔性基板上ZnO薄膜的特性
    3.3 本章小结
第4章 柔性薄膜SAW器件的表征
    4.1 PI上柔性SAW器件
        4.1.1 PI上柔性SAW器件及其特性分析
        4.1.2 器件波长和ZnO厚度对器件性能的影响
        4.1.3 IDT间距对器件性能的影响
    4.2 ZnO/PI上SAW器件的弯曲特性
    4.3 基于PET衬底的柔性SAW器件
    4.4 柔性SAW器件模态分析
    4.5 本章小结
第5章 柔性SAW器件的传感应用研究
    5.1 SAW器件传感原理介绍
    5.2 柔性SAW器件的温度传感应用
    5.3 柔性SAW器件的湿度传感应用
        5.3.1 湿度传感原理和实验装置
        5.3.2 结果与讨论
    5.4 柔性SAW器件的紫外传感应用
        5.4.1 紫外传感原理与实验装置
        5.4.2 结果与讨论
    5.5 柔性SAW器件的应变传感应用
    5.6 本章小结
第6章 基于FBAR的双模态传感器研究
    6.1 FBAR的基本工作原理
    6.2 FBAR的制备工艺
    6.3 FBAR仿真结果与实测结果的对比
    6.4 基于双模态FBAR的温度和压力传感器
        6.4.1 原理和实验装置
        6.4.2 双模态FBAR温度传感器
        6.4.3 双模态FBAR压强传感器
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 论文主要内容
    7.2 论文主要创新点
    7.3 论文的不足之处和将来的工作
参考文献
作者简介及在校期间取得的科研成果

(7)声表面波器件的设计仿真及其应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 声表面波器件的特点
    1.2 声表面波器件的发展及现状
    1.3 课题研究的背景和意义
    1.4 本论文的主要内容
第二章 声表面波器件的版图设计
    2.1 叉指换能器的设计
        2.1.1 具有屏蔽电极的均匀叉指换能器
        2.1.2 加权的叉指换能器
        2.1.3 带假指的叉指换能器
        2.1.4 分裂指叉指换能器
        2.1.5 其他结构的叉指换能器
        2.1.6 声表面波叉指换能器的材料
    2.2 多条耦合器的设计
    2.3 声表面波器件基底的设计
        2.3.1 声表面波压电材料的重要参数
        2.3.2 压电单晶材料特性
    2.4 基于多条耦合器的声表面波版图设计软件的开发过程
        2.4.1 软件开发的背景及特点
        2.4.2 软件的系统架构
        2.4.3 matlab 软件实现版图设计的基本绘制思想
        2.4.4 软件的图形用户界面(GUI)设计
    2.5 本章小结
第三章 声表面波器件仿真
    3.1 固体中的声表面波及其传播
    3.2 声表面波器件传播属性的有限元理论计算
    3.3 基于 ANSYS 的声表面波器件的模型建立与仿真
        3.3.1 有限元模型采取的单位制
        3.3.2 有限元模型的材料特性
        3.3.3 二维模型的建立与仿真
        3.3.4 三维模型的建立与仿真
    3.4 本章小结
第四章 声表面波振荡电路的设计与制作
    4.1 振荡电路中的声表面波器件的设计与实现
        4.1.1 声表面波器件材料的选择
        4.1.2 声表面波器件结构的设计及特性测试
    4.2 声表面波振荡电路设计
        4.2.1 反馈型自激振荡器的工作原理
        4.2.2 声表面波振荡器的原理和类型
        4.2.3 电路的设计
        4.2.4 器件的选用
    4.3 声表面波振荡器电路制作与测试
        4.3.1 声表面波振荡电路的制作
        4.3.2 声表面波振荡电路的测试
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学期间的研究成果
致谢

(8)双声路声表面波传感器的设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 声表面波技术概述
    1.2 声表面波器件概述
    1.3 声表面波传感器概述
    1.4 课题的提出
    1.5 本文的主要内容
第二章 声表面波及声表面波传感器
    2.1 声表面波
    2.2 声表面波传感器的基本原理
    2.3 声表面波传感器的组成结构
        2.3.1 压电基片
        2.3.2 叉指换能器
        2.3.3 反射栅
    2.4 声表面波传感器的分类
        2.4.1 延迟线型声表面波传感器
        2.4.2 谐振型声表面波传感器
    2.5 声表面波传感器的应用
        2.5.1 声表面波质量传感器
        2.5.2 声表面波温度传感器
        2.5.3 声表面波气体传感器
        2.5.4 声表面波湿度传感器
    2.6 本章小结
第三章 基于耦合模理论的声表面波器件的设计与分析
    3.1 耦合模理论
    3.2 器件的结构设计
        3.2.1 多条耦合器
        3.2.2 小波函数加权的叉指换能器
    3.3 本章小结
第四章 声表面波传感器的测试
    4.1 器件的测试
    4.2 声表面波器件理论与测量参数的分析软件设计
        4.2.1 声表面波器件理论与测量参数分析软件开发背景及特点
        4.2.2 分析声表面波器件理论与测量参数
    4.3 本章小结
第五章 基于声表面波传感器的振荡器应用
    5.1 传感器系统的电路设计
        5.1.1 振荡电路的设计
        5.1.2 混频电路的设计
        5.1.3 检测电路的设计
    5.2 PCB 板的制作
    5.3 电路的测试分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(9)声表面波器件的设计及其应用振荡器电路实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
图表清单
第一章 绪论
    1.1 声表面波器件特点
    1.2 课题背景与意义
    1.3 国内外发展状况
    1.4 本论文的主要内容
第二章 声表面波器件设计
    2.1 声表面波器件结构
        2.1.1 叉指换能器
        2.1.2 器件基本结构及原理
    2.2 器件的基本尺寸设计
    2.3 器件的软件设计实现
        2.3.1 器件设计
        2.3.2 软件版图
    2.4 器件及其特性测试
    2.5 本章小结
第三章 声表面波振荡电路的设计
    3.1 声表面波振荡器电路原理
        3.1.1 声表面波振荡器电路特点
        3.1.2 电路原理
    3.2 电路结构及设计
    3.3 器件的选用
    3.4 电路仿真
        3.4.1 ADS
        3.4.2 电路仿真
    3.5 本章小结
第四章 声表面波振荡器电路制作与测试
    4.1 声表面波振荡器电路的制作
    4.2 声表面波振荡器电路的测试分析
    4.3 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录一: 声表面波器件版图代码程序
附录二: 声表面波器件特性模拟和设计优化软件证书
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢

(10)一种便携SAW气体传感器的电路设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 SAW气体传感器的研究现状
    1.3 课题的工作目的
    1.4 论文结构安排
第二章 SAW气体传感器的基本原理
    2.1 声表面波的性质
    2.2 SAW器件原理
    2.3 IDT简介
        2.3.1 IDT基本原理
        2.3.2 IDT静态特征
    2.4 SAW气体传感器的信号检测原理
    2.5 SAW气体传感器的信号检测方法
    2.6 本章总结
第三章 SAW器件的设计与制作
    3.1 SAW器件的设计考虑
    3.2 SAW器件的设计
    3.3 SAW器件的制作
    3.4 SAW器件的表征
    3.5 本章总结
第四章 SAW气体传感器的电路设计
    4.1 SAW器件的选择
    4.2 检测手段的选择
    4.3 检测电路中存在的问题
    4.4 双延迟线型SAW气体传感器电路设计
        4.4.1 电路结构
        4.4.2 器件的阻抗匹配
        4.4.3 信号放大电路
        4.4.4 功率分配及混频电路
        4.4.5 低通滤波电路
        4.4.6 低频放大电路
    4.5 电路板的制作
    4.6 电路的气敏特性测试
    4.7 本章小节
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 SAW气体传感器展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文

四、Y型和S型组合双声路SAW质量传感器研究(论文参考文献)

  • [1]基于声表面波技术的液体检测研究[D]. 彭福强. 南京航空航天大学, 2019(02)
  • [2]一种无线声表面波质量传感器的研究[D]. 叶浩. 贵州大学, 2018(05)
  • [3]氮化铝薄膜声表面波温度质量双参数传感器研究[D]. 李莺歌. 青岛科技大学, 2018(11)
  • [4]基于AlN薄膜的SAW延迟线设计方法研究[D]. 邓开乐. 贵州大学, 2017(03)
  • [5]面向脑颅压检测的声表面波传感器设计及制作工艺研究[D]. 张兵. 哈尔滨工业大学, 2017(01)
  • [6]新型声波谐振器及其传感应用研究[D]. 何兴理. 浙江大学, 2015(03)
  • [7]声表面波器件的设计仿真及其应用研究[D]. 徐鑫. 长安大学, 2014(02)
  • [8]双声路声表面波传感器的设计[D]. 刘立. 长安大学, 2012(07)
  • [9]声表面波器件的设计及其应用振荡器电路实现[D]. 康迤. 长安大学, 2011(01)
  • [10]一种便携SAW气体传感器的电路设计[D]. 侯成诚. 安徽大学, 2011(04)

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Y型和S型组合双通道SAW质量传感器研究
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