一种无线声表面波质量传感器的研究

发布时间：2024-03-24 00:59

　　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...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
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



本文编号：3936726