諧振型無源無線SAW壓力傳感器結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、在傳感器應(yīng)用的許多特殊場(chǎng)合，如不宜連線和更換電池的環(huán)境，必須采用無源無線的傳感方式進(jìn)行測(cè)量。作為一種新型傳感器，無源無線聲表面波傳感器具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可用于密閉、快速移動(dòng)物體的非接觸測(cè)量，并且還可用于易燃、易爆、強(qiáng)電磁干擾和低溫等環(huán)境。因此，研究無源無線聲表面波傳感器在學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用上都具有十分重要的意義。 本文介紹了聲表面波技術(shù)的發(fā)展歷史和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，闡述了無源無線聲表面波傳感器的分類、特點(diǎn)和敏感機(jī)理，分析了諧振型無源無線

2、聲表面波傳感器儀器系統(tǒng)的物理構(gòu)成和測(cè)量原理。 本文選用單端口聲表面波諧振器作為敏感元件，分析了其壓力敏感機(jī)理。通過對(duì)常用支撐結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析與性能對(duì)比，選用簡(jiǎn)支梁作為壓力傳感器敏感變形機(jī)構(gòu)。根據(jù)彈性力學(xué)原理，分析了簡(jiǎn)支梁的最大可承受載荷及上下表面的應(yīng)變分布。在簡(jiǎn)支梁上下表面的最大應(yīng)變區(qū)域，相對(duì)中心對(duì)稱放置兩個(gè)相同特性的聲表面波諧振器，構(gòu)成的差動(dòng)式測(cè)量結(jié)構(gòu)，具有較高的壓力靈敏度，能有效進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 本文提出了傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3、方案，設(shè)計(jì)了壓力傳遞機(jī)構(gòu)和校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，確定了敏感基片尺寸，討論了器件制作、封裝和引線等。 本文用有限元分析軟件ANSYS對(duì)傳感器敏感基片的受力應(yīng)變進(jìn)行了模擬仿真；對(duì)無源無線聲表面波傳感器和儀器系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。并將理論計(jì)算值、仿真結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，分析結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值、仿真結(jié)果吻合。 測(cè)試結(jié)果表明：本文采用簡(jiǎn)支梁式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的無源無線聲表面波壓力傳感器能實(shí)現(xiàn)較高的量程，其值為0～0.6MPa；差動(dòng)式測(cè)