检索结果-南通市图书馆

压电与声光 2009年第5期31卷 619-623,626页

作者：李红浪程利娜刘久玲王文何世堂中国科学院声学研究所北京100080

压电晶体声波器件具有灵敏度高,体积小,价格低等独特优点,因而在气体和液体检测领域的应用前景广。该文首先介绍了多种不同类型的声波传感器的结构和特性,重点给出了几种具有高质量灵敏度的声波传感器,并进行了相应实验验证。

关键词：声波传感器质量灵敏度

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QCM质量灵敏度的分析与验证

QCM质量灵敏度的分析与验证

作者：闫俊杰电子科技大学

学位级别：硕士

QCM(Quartz Crystal Microbalance)是20世纪60年代出现的一种基于压电效应进行微质量测量的传感器装置,由于其测量精度可达纳克级,且结构简单、成本低、可实时监测,所以在生物医学、环境保护等领域应用广泛。然而实际应用中需要先拟合... 详细信息

QCM(Quartz Crystal Microbalance)是20世纪60年代出现的一种基于压电效应进行微质量测量的传感器装置,由于其测量精度可达纳克级,且结构简单、成本低、可实时监测,所以在生物医学、环境保护等领域应用广泛。然而实际应用中需要先拟合出质量与谐振频率偏移量的线性关系,然后才能投入使用,这限制了QCM的应用。另外,QCM表面电极对其受迫振动有影响,不同区域电极存在情况不同导致各区域在逆压电效应下引起的质点位移不同,因此QCM不同位置的质量灵敏度存在差异,所以QCM在应用中存在重复性低、测量误差大的问题,阻碍了QCM的推广应用。本文以石英晶体的压电特性和振动特性为基础,推导了QCM的质量灵敏度计算方式,并分析了影响QCM质量灵敏度的因素。本文的主要内容:1、从石英晶体的特性出发,介绍了石英晶体的压电效应、频率温度特性以及石英晶体谐振器的等效电路。2、在石英晶体压电方程和质点位移方程的基础上,分区域分析了石英晶体谐振器的受迫振动情况,得出QCM质量灵敏度的计算方法。通过Matlab仿真分析QCM的质量灵敏度分布,分析表明QCM电极中心的质量灵敏度最大,随着远离电极中心质量灵敏度呈指数级衰减。然后通过Matlab仿真分析电极厚度、电极尺寸、石英晶片厚度以及电极密度对质量灵敏度的影响,以便在设计时提供理论参考。由于能陷效应存在,QCM非电极区的范围要大于电极区,非电极区在质量测量中不容忽视,所以接着分析了非电极区在QCM质量测量过程中的影响。3、在液相下QCM的谐振频率偏移量与液体的粘弹性有关,在已知液体粘度和密度的情况下,可以通过公式计算出理论的QCM谐振频率偏移量。然后分别以水和有机试剂为被测物,测量QCM的频移并与理论频移值对比,实测值与理论值的最大误差不大于8.2%。

关键词： QCM 质量灵敏度液滴实验

基于有限元分析QCM传感器质量灵敏度均匀化研究

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基于有限元分析QCM传感器质量灵敏度均匀化研究

作者：唐龙飞南京理工大学

学位级别：硕士

石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)是一种高精度的传感器,现在许多特定的领域中有着广泛的应用,然而由于整个传感器表面的质量灵敏度分布不均匀,会导致传感器对一个检测对象的多次测量结果有偏差,QCM的测试结果重复性降... 详细信息

石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)是一种高精度的传感器,现在许多特定的领域中有着广泛的应用,然而由于整个传感器表面的质量灵敏度分布不均匀,会导致传感器对一个检测对象的多次测量结果有偏差,QCM的测试结果重复性降低。针对此问题,改善QCM传感器表面质量灵敏度分布的均匀性已成为近几年研究热点之一。本次论文的主要贡献如下:(1)改进QCM传感器的电极结构设计,进一步改善质量灵敏度,实现QCM在应用中的普适性。本文对石英晶体压电本构方程进行阐述,探究了QCM不同区域的振动情况,以QCM传感器的质量灵敏度指标为主要因素对传感器结构进行设计。(2)基于对质点振动位移函数的推导求解来得到其质量灵敏度函数,解析了QCM传感器的质量敏感原理。基于质量灵敏度理论分析计算了不同电极结构下QCM质量灵敏度情况,展现了不同电极形状对QCM传感器质量灵敏度的影响,同时通过对不同电极形状QCM的质量灵敏度分布进行分析,证明了双环电极QCM传感器表面质量灵敏度分布的均匀性。(3)对于双环电极结构的QCM,对其双环电极参数进行改进设计,并根据理论模型原理的指导,探究了质量灵敏度和其电极参数的变化规律,并基于有限元法(FEA)对双环QCM的电极参数进行了优化。(4)针对圆形环形电极x和x轴振动不均匀问题,提出了椭圆环形电极结构设计,通过理论计算和有限元仿真,分析了椭圆电极参数对不同方向质量灵敏度分布的影响,揭示了椭圆环形电极结构具有质量灵敏度分布均匀性更佳的特性。

关键词：石英晶体微天平质量灵敏度 FEM 结构设计能陷理论

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电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响分析

国外电子测量技术 2024年第7期43卷 170-175页

作者：孙世政郑天成何泽银黄思成刘鑫鹏重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

为探究振荡电路中电容对石英晶体微天平质量灵敏度的影响,提出了振荡电路的等效电路模型阻抗分析方法。首先,建立等效电路模型,分析阻抗与频率关系,揭示了电容容值与其质量灵敏度对应关系;其次,进行多物理场耦合仿真实验,探究了电容容... 详细信息

为探究振荡电路中电容对石英晶体微天平质量灵敏度的影响,提出了振荡电路的等效电路模型阻抗分析方法。首先,建立等效电路模型,分析阻抗与频率关系,揭示了电容容值与其质量灵敏度对应关系;其次,进行多物理场耦合仿真实验,探究了电容容值对其质量灵敏度的影响规律;最后,搭建实验系统平台,开展了质量灵敏度实验。结果表明,并联电容对其质量灵敏度影响较小;串联1.01 pF电容其质量灵敏度提升8.01×10^(-2)Hz/ng,串联15.84 pF电容其质量灵敏度提升1.49×10^(-2)Hz/ng。该结论有助于更好地理解电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响,为该类传感器便携化、微型化设计提供有力支持。

关键词：石英晶体微天平质量灵敏度压电效应阻抗分析

基于ZnO纳米棒的高质量灵敏度Love波器件研究

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基于ZnO纳米棒的高质量灵敏度Love波器件研究

2019中国西部声学学术交流会

作者：刘小庆商树林王艳徐静南京邮电大学电子与光学工程学院微电子学院

利用3D有限元法(Finite Element Method, FEM)分析了SiO/ST-90°X石英结构所激发Love波的特性及表面ZnO纳米棒对器件质量灵敏度的影响。结果表明,当hs/λ=0.175时,Love波器件的质量灵敏度Sm取得最大值126 m/kg;当器件表面引入ZnO纳米棒... 详细信息

利用3D有限元法(Finite Element Method, FEM)分析了SiO/ST-90°X石英结构所激发Love波的特性及表面ZnO纳米棒对器件质量灵敏度的影响。结果表明,当hs/λ=0.175时,Love波器件的质量灵敏度Sm取得最大值126 m/kg;当器件表面引入ZnO纳米棒且高度为445nm时,ZnO纳米棒与SiO/ST-90°X石英结构发生耦合共振,引起Love波器件谐振频率的偏移和质量灵敏度的增加,其频率偏移达30MHz,Sm最高可达到1350 m/kg。该结果为高质量灵敏度Love波器件的研制提供了的理论依据。

关键词： Love波质量灵敏度耦合共振

来源： cnki会议评论

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Love波传感器的性能分析与实验

光学精密工程 2011年第10期19卷 2457-2463页

作者：苗圃李锋张平刘永顺毕晓猛吴一辉中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

为了制作高灵敏度Love波传感器,分析了Love波在ST-石英和二氧化硅薄膜分层结构中的传播特性,并对该分层结构进行了相关的理论推导和计算。首先,从声学动力学方程出发,分析求解了该分层结构的波动方程,得到了在该分层结构的色散关系及位... 详细信息

为了制作高灵敏度Love波传感器,分析了Love波在ST-石英和二氧化硅薄膜分层结构中的传播特性,并对该分层结构进行了相关的理论推导和计算。首先,从声学动力学方程出发,分析求解了该分层结构的波动方程,得到了在该分层结构的色散关系及位移表达式。基于得到的解析表达式分析了波结构,绘制了特性曲线,得到了Love波在该结构中的传播特性。最后,应用MEMS工艺制作了由ST-石英为基底、二氧化硅为波导层的Love波传感器,并通过电化学微电铸的方法进行了实验验证,且对理论灵敏度与实验灵敏度之间不一致的原因进行了分析。测试数据显示,该传感器的质量灵敏度为100cm2/g,最低检出限为3.65ng,结果证明了该Love波传感器基本满足高灵敏度生化检测的要求。

关键词： Love波传感器色散曲线质量灵敏度循环伏安法

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有机波导制备工艺对乐甫波传感器性能的影响

功能材料 2009年第3期40卷 427-428,435页

作者：胡佳杜晓松杨邦朝谢光忠应智花蒋亚东王涛袁凯电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室四川成都610054

研究了基于PMMA波导的乐甫波传感器,研究了器件的插损以及质量灵敏度随波导层厚度变化的关系。采用低浓度、低粘度的前驱溶液,多步旋涂工艺制备了PMMA波导薄膜,降低了器件的插损,实现了2.18μm的'有效厚度',器件的质量灵敏度达705cm2/g... 详细信息

研究了基于PMMA波导的乐甫波传感器,研究了器件的插损以及质量灵敏度随波导层厚度变化的关系。采用低浓度、低粘度的前驱溶液,多步旋涂工艺制备了PMMA波导薄膜,降低了器件的插损,实现了2.18μm的'有效厚度',器件的质量灵敏度达705cm2/g,与前人相比提高了1倍。

关键词：乐甫波传感器 PMMA波导插损质量灵敏度

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具有ITO电极的QCM设计与性能研究

压电与声光 2019年第6期41卷 861-865页

作者：朱琎尹艳平马澄马国军江苏科技大学电子信息学院智慧海洋信息感知与传输技术重点实验室

为了提高石英晶体微天平(QCM)的检测灵敏度,提出了一种具有氧化铟锡(ITO)电极结构的QCM。利用有限元分析软件在QCM芯片电极区采用密度等效法实现计算量的简化,在通过电极尺寸优化得到具有理想能陷效应的QCM的基础上,采用控制磁控溅射的... 详细信息

为了提高石英晶体微天平(QCM)的检测灵敏度,提出了一种具有氧化铟锡(ITO)电极结构的QCM。利用有限元分析软件在QCM芯片电极区采用密度等效法实现计算量的简化,在通过电极尺寸优化得到具有理想能陷效应的QCM的基础上,采用控制磁控溅射的气体压强、工作电压、电流等方法,得到具有导电性好,平滑度高,透光性优良的ITO电极。经振荡频率测试及质量灵敏度分析计算表明,ITO电极的QCM频率稳定性良好(频率变化仅3 Hz),质量灵敏度是金电极QCM的1.5倍。

关键词：氧化铟锡石英晶体微天平(QCM) 质量灵敏度有限元分析能陷效应

基于振荡天平法的生产作业场所粉尘浓度测量装置研究与设计

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传感技术学报 2024年第11期37卷 1864-1871页

作者：王凯童仁园高道港李青中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018 灾害监测技术与仪器国家地方联合工程研究中心浙江杭州310018

针对现有粉尘浓度测量技术在工业现场测量误差大、稳定性低的问题,设计了一种基于振荡天平法原理的粉尘浓度测量装置。为了提高振荡传感器测量精度,对不同材料、结构的振荡系统进行模态分析优化质量灵敏度。通过对振荡传感器磁耦合干扰... 详细信息

针对现有粉尘浓度测量技术在工业现场测量误差大、稳定性低的问题,设计了一种基于振荡天平法原理的粉尘浓度测量装置。为了提高振荡传感器测量精度,对不同材料、结构的振荡系统进行模态分析优化质量灵敏度。通过对振荡传感器磁耦合干扰问题进行研究,提出了一种线圈交错安装的传感器结构,并搭建实验平台确定交错参数,从而提高振荡传感器的稳定性。根据振荡特性设计了基于模拟乘法器的测频电路确保测量准确度。结合搭建的粉尘浓度测量系统进行测试,经实验验证:振荡传感器灵敏度为0.624 Hz/mg,重复性小于5%,在工业现场应用中,零漂在±0.1 mg/m^(3)以内,相对误差在±8%以内,具有较高的测量准确度,在干扰因素较多的生产作业场所仍具有良好的稳定性,满足应用需要。

关键词：粉尘浓度振荡天平法振荡传感器质量灵敏度磁耦合干扰

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折线型IDT的SAW微力传感器设计研究

电子测量与仪器学报 2021年第4期35卷 39-45页

作者：马连杰李媛媛江蓓曹乐上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620

声表面波(SAW)微力传感器易于集成和小型化,无源无线的工作方式,具有极大的应用潜力。将其应用于物体间微间隙压力检测有望实现高灵敏、低功耗的监测水平。针对复杂环境中存在的测量灵敏度问题,设计了一种具有折线形状的叉指换能器(IDT)... 详细信息

声表面波(SAW)微力传感器易于集成和小型化,无源无线的工作方式,具有极大的应用潜力。将其应用于物体间微间隙压力检测有望实现高灵敏、低功耗的监测水平。针对复杂环境中存在的测量灵敏度问题,设计了一种具有折线形状的叉指换能器(IDT)的SAW微力传感器。采用有限元分析方法(FEM)对其进行了仿真分析和结构参数设计。理论分析与实验表明,设计的传感器质量灵敏度可达284.16 kg/m^(2),高于直线形IDT的SAW传感器185.97 kg/m^(2),验证了此结构能够有效提高器件的质量灵敏度,及在微间隙环境下压力监测的可行性。

关键词：声表面波传感器叉指换能器有限元分析质量灵敏度