无线无源声表面波器件与传感器系统的研究

发布时间：2021-12-30 14:18

　　声表面波（Surfaceacousticwave,SAW）器件基于材料的压电效应,通过叉指换能器的结构实现电信号和声表面波信号的相互转换。声表面波信号在压电衬底表面传输,其传输特性受周围环境的影响,因此SAW器件被广泛用作温度、湿度、应力、应变等物理量传感器,若在声表面波的传输路径上放置化学敏感膜,则SAW器件也可以用来作为化学或生物传感器。声表面波传感器具有无线无源的特性,能够适应多种复杂恶劣环境,在高温、高速、高压等极端场景中有着独特的应用前景。此外,声表面波传感器还可以实现射频编码的功能,能集传感和标签识别功能为一体,实现多点实时感知。无线无源声表面波传感器及系统已成为近年来的研究热点,具有广泛的实用价值。本文阐述了 SAW传感器件的原理、结构特点,以及制备工艺。对谐振型和延迟线型两类结构的SAW传感器进行了理论设计与有限元仿真分析,并进行了实际制备及性能测试,结果显示谐振型SAW器件Q值约为1760,而延迟线性SAW器件能够实现8位编码功能,符合设计预期。在此基础上,对SAW传感器的阅读器系统进行了分析和研究,提出了基于FPGA和功率检波技术的系统方案,设计了 PCB电路,测试... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１传感器按照信号传输和供能方式的分类??

?第一章背景与应用??通过使用叉指换能器（ＩｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ，ＥＤＴ）的结构，如图１．２，可以完成电磁波信号和??声波信号的直接转换。这一发现给声表面波器件奠定了理论基础。在之后的研究中，随着压电??材料和半导体工艺等技术的进步，声表面波器件技术飞速发展。二十世纪八十年代，无线无源??声表面波传感器开始被提出和研究［６］。??图１．２叉指换能器的结构??声表面波传感器有很多优势：在传感原理方面，声表面波传感器的传感信号变化过程直观??和简单，这样的变化过程容易被检测到；在器件制作方面，声表面波传感器的工艺技术和半导??体工艺技术相兼容，便于制作。??声表面波传感器因器件上反射栅结构特点（如图１．３所示），使其既可以作感知传感器，??又可以作标识传感器。所以声表面波传感器技术在物联网技术的感知与标识技术中，可以发挥??重要的作用［７］。??／换能器?

?第一章背景与应用??通过使用叉指换能器（ＩｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ，ＥＤＴ）的结构，如图１．２，可以完成电磁波信号和??声波信号的直接转换。这一发现给声表面波器件奠定了理论基础。在之后的研究中，随着压电??材料和半导体工艺等技术的进步，声表面波器件技术飞速发展。二十世纪八十年代，无线无源??声表面波传感器开始被提出和研究［６］。??图１．２叉指换能器的结构??声表面波传感器有很多优势：在传感原理方面，声表面波传感器的传感信号变化过程直观??和简单，这样的变化过程容易被检测到；在器件制作方面，声表面波传感器的工艺技术和半导??体工艺技术相兼容，便于制作。??声表面波传感器因器件上反射栅结构特点（如图１．３所示），使其既可以作感知传感器，??又可以作标识传感器。所以声表面波传感器技术在物联网技术的感知与标识技术中，可以发挥??重要的作用［７］。??／换能器?


本文编号：3558370