表面聲波傳感器的工作原理及應(yīng)用

新型表面聲波器件自上世紀(jì)60年代以來(lái)，已經(jīng)有40多年的歷史了。其中應(yīng)用最廣泛的是表面聲波濾波器，其次是表面聲波傳感器，由于表面聲波的傳播速度與衰減和它所處的傳播環(huán)境以及介質(zhì)的參量有很大的關(guān)系，所以利用了表面聲波傳感器制作器件，會(huì)具有很高的靈敏性。

表面聲波傳感器一般利用兩種不同的石英晶片為基片,前者有高壓電系數(shù),后者溫度穩(wěn)定性較好。在表面聲波傳感器件表面涂抹某種特殊物質(zhì)及催化膜，這樣與周?chē)h(huán)境里的氣體、液體或固體粒子接觸時(shí)，通過(guò)對(duì)它們的吸附，使器件質(zhì)量發(fā)生變化，形成質(zhì)量、化學(xué)或生物傳感器。

如果要提高靈敏度，還得要改進(jìn)傳感器的結(jié)構(gòu)，比如選取適當(dāng)?shù)幕斑m當(dāng)?shù)膶?duì)基片的切割方向進(jìn)行更改，并適當(dāng)選取換能器電極的材料，優(yōu)化設(shè)計(jì)換能器的結(jié)構(gòu)等方法。對(duì)于如果是用在化學(xué)或生物領(lǐng)域，還需要優(yōu)化選擇傳感器的催化膜的材料以及厚度。

表面聲波傳感器的應(yīng)用：

1. 瑞利波傳感器

瑞利波傳感器也成為表面聲波傳感器，因?yàn)槿鹄▊鞲衅鞯奈灰栖壍罏闄E圓形軌道，所以在液固環(huán)境傳播時(shí)，能量容易漏向液體。因?yàn)椴贿m用于液體環(huán)境的傳感檢測(cè)，只能應(yīng)用在氣體環(huán)境里。目前瑞利波傳感器較成熟，部分已達(dá)到商用要求，多用于毒品、毒氣以及有害氣體的檢測(cè)。

2. 切向水平板模傳感器

瑞利波傳感器在液體環(huán)境中無(wú)法使用，通常選擇水平位移的聲波模式，比如切向水平板模傳感器，切向水平板模傳感器是一種聲波導(dǎo)，質(zhì)量檢測(cè)靈敏度依賴(lài)于板的厚度，板越薄靈敏度越高。優(yōu)點(diǎn)是上下表面均有切向水平位移，這樣的話兩面都可用于傳感。缺點(diǎn)是由于板太薄，無(wú)法承受一定的機(jī)械強(qiáng)度，所有近年來(lái)較少研究。

表面聲波傳感器因?yàn)榫哂徐`敏度高、分辨率高、穩(wěn)定性高、體積小以及輸出信號(hào)易處理等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。利用多種波型發(fā)展了多種結(jié)構(gòu)、多種材料的表面聲波傳感器,在氣體和液體環(huán)境下,應(yīng)用于物理、化學(xué)和生物方面的參量傳感 和檢測(cè)。

審核編輯：湯梓紅