声表面波气体传感器研究进展*

基于声表面波技术的气体传感器包括采用敏感膜和结合气相色谱两种方式。比较而言,采用敏感膜的声表面波气体传感器体积小、功耗低,适应小型化毒气报警器的发展要求,但可检测的气体种类少、灵敏度低、存在交叉干扰问题;声表面波与气相色谱联用的气体分析仪灵敏度高、可检测气体种类多、很好地解决交叉干扰问题,特别适合于复杂大气背景条件下的气体成分分析。本文从传感器响应机理分析与物理功能结构两方面出发介绍了两类声表面波气体传感器的研究进展情况。     

声表面波梯形谐振滤波器的级间补偿

梯形SAW滤波器在进行级联后,其通带的低端会出现下陷,使得级联后的通带特性变坏。本文从阻抗匹配的角度分析了通带低端出现下陷的原因,并采用了在级间加谐振器进行补偿的改进方法,最后给出了理论模拟及实验结果。     

一种高灵敏度的桥型声表面波应变传感器*

为了提高声表面波传感器应变灵敏度,该文提出了一种桥型声表面波应变传感器。首先根据受压弯曲构件中应变分布特点设计了桥型声表面波应变传感器,并建立有限元模型,结合微扰法分析了桥型结构几何参数与声表面波应变传感器灵敏度的关系。根据分析结果确定桥型声表面波应变传感器几何结构参数,并与传统声表面波应变传感器的应变灵敏度进行了对比研究,在此基础上搭建受压弯曲微动平台开展实验研究,结果表明:在直梁构件受压弯曲应变测量时,Y34°切向的桥型声表面波应变传感器的应变灵敏度为1692 Hz/με,传统声表面波传感器应变灵敏度为1328 Hz/με,桥型声表面波应变传感器的应变灵敏度较传统声表面波应变传感器有明显提高。     

谐振式检测器指条厚度对质量型声表面波传感器灵敏度的影响

研究了谐振器指条厚度对质量型声表面波传感器灵敏度的影响.利用耦合模方程推导出耦合模参量与周期栅阵禁带边界频率的关系,结合有限元及P矩阵模型,获得了声表面波传感器灵敏度随指条厚度的变化关系。制备3种不同铝指条厚度(1600 Å,1900 Å,3100 Å)的声表面波谐振器,通过对其表面中心区域沉积SiO₂层验证了计算结果。结果表明:采用ST-X石英基底的声表面波谐振器对SiO₂负载检测时,传感器的灵敏度随铝指条厚度的增加先变大后减小,最优归一化指条厚度为1.9%。分析表明,指条厚度对传感器灵敏度的影响主要来自于传播速度和耦合系数的共同作用,通过优化指条厚度的方法可改善传感器的灵敏度.      

声表面波气相色谱仪在禁毒工作中的应用初探*

声表面波气相色谱仪具有灵敏度高、色谱柱升温速度快(～20℃/s)、体积小等特点,可实现痕量气体的广谱(挥发和半挥发性有机物)、快速(5 min)、高灵敏度(ppb～ppt级)现场分析,可应用于地下制毒工场/窝点探查、毒驾与吸毒人员筛查等方面。该文介绍了该课题组在甲基苯丙胺(冰毒)检测、羟亚胺制作窝点现场检测方面的研究进展。     

退火温度对声表面波检测器电极 表面粗糙度的影响*

该文实验研究了退火温度对声表面波检测器电极表面粗糙度的影响。电极表面的粗糙度随着退火温度不同而变化,实验中分别选择常温(25?C)、200?C和300?C作为退火温度对两种镀膜方式制备的声表面波器件进行退火,最后得到退火温度和电极表面粗糙度的对应关系。从实验结果来看,退火温度为200?C时,得到的电极表面粗糙度最大。该研究为声表面波检测器表面粗糙度优化及灵敏度提升提供了基础。     

声表面波气相色谱仪及其应用*

声表面波气相色谱仪具有灵敏度高、色谱柱升温速度快(~20?C/s)、体积小等特点,可实现痕量气体的广谱(挥发和半挥发性有机物)、快速(5 min)、高灵敏度(ppb～ppt级)现场分析,在公共安全、环境监测、食品和药品检测等方面有广阔的应用前景。该文从仪器响应的机理分析、检测器设计、仪器研制及应用等方面出发介绍了我们的研究进展情况。     

基于指条厚度优化的冷凝式SAW气体传感器灵敏度提升方法

该文通过对声表面波谐振器指条厚度的优化提升了冷凝式气体传感器的灵敏度。基于流固耦合理论,利用有限元商业软件建立了有液膜负载和无液膜负载下的多物理场三维周期模型,并提取了相应的耦合模参量,利用耦合模模型及P矩阵级联技术,计算了不同指条厚度下液膜负载引起的传感器响应,获得了冷凝式声表面波气体传感器灵敏度随指条厚度的变化关系。实验中制备了6种不同电极厚度的声表面波谐振器,并利用甲基膦酸二甲酯实验样品完成了传感器的响应测试,验证了理论分析的正确性。结果表明,冷凝式声表面波气体传感器的灵敏度随指条厚度的增加先变大后减小,最优归一化电极厚度为6.4%～7.6%之间。该研究结果对进一步提升传感器灵敏度具有重要意义。     

声表面波陷波器与梯形结构相结合的滤波器

用单端对SAW谐振器取代LC低通滤波器中的电容可构成宽通带陷波器。它具有频率选择性好，通带插损低，对陷波频点抑制较高的优点。将这种陷波器与梯形滤波器结合，能实现一种在通带具有低插损，而在特定频段达到高抑制的滤波器，从而可用于双工器中。本文首先分析了这种组合结构的构成原理及实现方法；然后进行理论模拟，并进行了实验验证。     

快速声表面波气相色谱技术检测水中苯系物*

建立了便携式声表面波气相色谱快速检测水中苯系物的方法。实验条件:检测器温度25℃,DB-5毛细管色谱柱:初始温度40℃,10℃/s程序升温至180℃。结果表明,氯苯、间二甲苯、苯乙烯、异丙苯保留时间分别为1.72 s、1.86 s、2.00 s、2.22 s,检出限分别为1.34μg/L、0.55μg/L、0.50μg/L、0.39μg/L,测得相对标准偏差值为4.08%~5.98%,回收率为82.7%~103.8%,且线性良好,线性相关系数为0.9946~0.9993。因此,该方法适用于水中苯系物的快速应急监测。