Love波传感器的优势
本文来源：工控商务网（http://www.gkcity.com/）
为实现流体领域的液相传感，设计并制作了基于36°2 YX LiTaO3 作为压电衬底、PMMA 薄膜作为波导层的Love 波传感器；通过微电流电铸实验测量得到Love 波传感器的质量灵敏度为- 2。281 g - 1 cm2。分析了波导层厚度、器件温度和电铸电极的厚度三个因素对灵敏度的影响，为进一步提高灵敏度提供了参考。
Love 波传感器的优势
由于具有灵敏度高、响应速度快、体积小、成本低等优点，声表面波(SAW： Surface AcousticWave) 传感器在多种物理量的定量检测中均具有明显的优势[122 ]。但是，由于声波中的纵波模式在液相质中工作时损耗严重，因而限制了纵波模式在液相检测中的应用。剪切波模式中，衬底中质点的振动方向与固液交界面平行，因而这种振动模式不会由于向液体中耦合纵波而有能量损耗，适合于液相的应用。剪切波模式包括有：Love 波、水平剪切表面声波(SH2SAW：Shear2Horizontal Surface AcousticWave) 、厚剪切模式(TSM：Thickness Shear Mode) 、水平剪切声板模式(SH2APM：Shear2Hori2zontal Acoustic Plate Modes) 、表面横波(STW：Surface Transverse Waves) 和剪切体波模式(SBM：Shear Bulk Modes) 等，在这些剪切波模式中，Love波传感器的灵敏度最高[5]，因此Love 波传感器具有结构强度大和灵敏度高两个方面的优点，具有广泛的应用前景。除剪切模式外，Lamb 波的A0 模式也适合液相应用[324]，这是由于Lamb 波A0 模式的相速度小于水中的声速，因而也不向水中辐射能量。Lamb 波传感器灵敏度很高[5]，但是由于Lamb 波器件中的硅薄膜很薄，Lamb 波传感器容易损坏，因而不利于其广泛应用。Love 波传感器由波导层和能支持水平剪切波(Shear Horizontal wave) 模式的衬底组成，例如ST切石英衬底能激励浅体声波(SSBW： Surface Skim2ming Bulk Waves) 模式，36°2 YX Li TaO3 衬底支持漏波(leaky wave) 模式。ST切石英/SiO2 波导层Love 波器件已经被用于质量[628]、粘度[9210]的测量；由于36°2 YX Li TaO3 的机电耦合系数比ST切石英高一个数量级，且前者中SH 漏波模式衰减很小，因而基于36°2 YX Li TaO3 衬底的Love 波器件具有差损小的优点，以36°2 YX Li TaO3 为衬底、分别以SiO2[11] 和PMMA[12]为波导层的Love 波传感器显示出了优越的应用前景。本文以36°2 YX Li TaO3 作为压电衬底、PMMA 薄膜作为波导层制作了Love波传感器， 研究了其质量灵敏度，分析了灵敏度的影响因素并初步实现了灵敏度的提高。
Love 波传感器灵敏度影响因素
1 、PMMA 薄膜厚度的影响
从图2 可知：首先，Love 波传感器的理论灵敏度很高，且随PMMA 波导层厚度的变化而变化；当h/λ= 0.08 时， 灵敏度取最大值： Sm = - 259 g - 1cm2 . 其次，随着Love 波阶次的升高，传感器的灵敏度依次降低，零阶模式的灵敏度最高；故为保证较高的质量灵敏度，设计时应使传感器工作在零阶模式，即h/λ< 0.28 ，且要使传感器的灵敏度不小于其最大灵敏度的1/ 2 ， h/λ的值应在0.065～0. 17 之间。
2、电铸电极厚度的影响
在用电铸的方法来进行灵敏度实验时，需要在PMMA 薄膜上预先蒸镀上一层金属电极作为电铸的阴极，使电铸时金属铜附着到Love 波传感器上.如果阴极电极的厚度过厚，则会使Love 波传感器的质量负载过大，影响Love 波的波动，导致器件的灵敏度下降；另一方面，理论灵敏度的计算公式是从微扰理论推导出来的[16 ] ，故阴极电极的厚度太厚会使微扰理论在灵敏度计算中出现较大的偏差，所以，阴极电极的厚度应该尽量小。在灵敏度测试实验中，当电极为厚度约3 μm 的铬时，我们测得传感器的灵敏度为- 0. 327 g - 1 cm2 ，当电极为厚度20 nm 的金时，灵敏度为- 2. 281 g - 1 cm2 ，可见，通过减小电铸电极的厚度，可以提高传感器的灵敏度。
3、器件温度变化对灵敏度测试的干扰
由于传感器的灵敏度是通过工作频率(或相位特性) 的改变来测量的，故而，影响传感器工作频率(或相位特性) 变化的因素，会干扰传感器灵敏度的测量。由(7) 式可知，Love 传感器工作频率随温度的升高而快速降低，因而温度变化对灵敏度测量的干扰不能忽略，应该在灵敏度测试和传感器应用时考虑温度的变化。 消除干扰的方法是：利用Love 波参考通道或精密的温度计来测量传感器的温度特性，再将测量得到的温度特性补偿到灵敏度的计算中，消除温度的影响。
转载请注明：来自工控商务网 （http://www.gkcity.com/）
详细请参考：http://www.gkcity.com/n-i-89935-c-Paper.htm
本文档为【Love波传感器的优势】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
浙公网安备 33021202002483