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1、···.1992年第6期(恤61992)传感器技术(JSensor&TransdueerTeehno鳄翼笃攀选、砰呢护弓口喝脚喝翻喝r声表面波压力传感器陈显尊姚海伦李云雷周建国(杭州电子工业学院)摘,:要论述了声表面波压力传感器的工作原理及设计方法报导了研究结果传感器。~a;o.x10~“cm一“)J在10kP范围内具有良好的线性其中一阶压力灵敏度为5/(Pa.关抽词声表面波压力传感器TheSAWPressureSensorChenXianeYaoHailunLiYunleiZhouJianguo(HangzhouEleetroniesInd
2、ustryColjege)sraeeprneeanesnoepressuresensorareesere。eAbttThiiplddigfthSAWdibdTh。resultsobtainedinourlaboratoryinthestudyofSAWpressuresensorarerePortedeeasu.Thmrementsshowedexeellentlinearityfrom0tolookPaThenaturalPressuresensv50.55又10一。.e一“.itiity1l(Pam)KeyordsSurfaeeaeous
3、tiewaveressureSensorW(SAW)P1引言。声表面波压力传感器是一种极有发展前成防盗报警器等等对多功能声表面波传感。,与其它类型的压力传感器相比器其应用范围就更加广泛了途的器件,:,AD变本文简要的介绍了声表面波压力传感器较有很多优点频率输出省去/,的工作原理及,换而直接用子自动控制这对用户来说是既设计方法报导了我们的研究;,。方便又经济的最好选择工艺制作先进便结果于集成化和批量生产;产品重复性、可靠性2声表面波压力传感器的工作原理,好;,由于声表面波沿固定表面传播声表面随着微细加工技术的不断提高成品率和性能将会越来越高,;
4、波延迟线中的两个相隔一定距离的叉指换能成本将不断下降还。,可以做成多功能的传感器器能完成将电信号转换为声信号并使其声声表面波压力传感器的用途是很广泛信号在压电晶体表面上定向地经一定延迟后。的,可用,又由于声表面波传播速度来控制汽车点火以保证燃料的充再转换为电信号,;;,’“,分利用减少污染可监测汽车轮胎压力较慢仪为电磁波的10倍因此便于人们,;在声信号传播过程中对其进行各种处理,可做成水下听诊器监侧水下动静还可做,:收稿日期2992一01一。艺如可引入各种对压电晶体敏感的非电量因2传感器技术1992年、。素声表面波压力传感器就是利用石英薄片。
5、二二。一。令九九八,受到压力作用时将发生应变的性能将其用D一D。一,。a,。则ff“fp,于声表面波延迟线再把延迟线用于声表面这样通过测量频率的变化就可检测出压力的,使波振荡器压力的变化导致振荡频率的变。变化(见图1)。化由于石英晶体在常温下的温度3声表面波压力传感器设计’7,灵敏度约为2义10/℃以上因此温度的影,从图1可知声表面波压力传感器的设,响将使我们无法对压力进行测量必须采用,计中叉指换能器与延迟线的设计是专有的。温度补偿措施。予以说明声表面波延迟线是由两个在压电基片上。相隔一定距离的叉指换能器组成(见图2)!一了一叉指换能器是淀积
6、在压电基片上的形如交叉,手指状的金属图形在声表面波器件中它将,⋯⋯介完成由电能转换成声能声能转换为电能以。及控制声表面波传播的任务由于等叉指换,公能器激发声波的效率最高因此声表面波延。,a,迟线一般都采用图中为叉指条宽b二a二4a,图1SAW压力传感器原理图为叉指间距激励声波的波长几声。.a.同步频率f=V/4(其中V是声表面波,,,传播速度)W为声孔径万的选择与输入选用两个相近的声表面波振荡器使它。,阻抗有关们处在同一温度环境下可近似认为它们的,振荡频率随温度的变化量相等使其中一,个在所侧压力下工作而另一个所受压力不。,变将这两个振荡器的输
7、出送入混频器产。乙f=,一fZ生出差频}fI并通过低通滤波。:器将乙f选择输出其计算如下受压力尸作用的SAW振荡器的频率可:表示为,=,。a,。:。,。ff[1一p一a(T一T)〕(1)不受压力作用的SAW振荡器的频率可:图2等叉指换能器(IDT)表示为:=:。1一a:。:一。ff〔(T丁)〕(2):。,:。=o,l,其中ff分别为P撇度T(或等又指换能器激发的声表面波其频率:。,。:sinxx,=T)等于T时的振荡频率aP为一阶压力响应是一个辛格函数/(xN二;a:。。。,,x=,s;nxx灵敏度为一阶温度灵放度乙切/切)如图3所示当o时/
8、:=,,。:。,二。:二,ox:=当TT而且选取f二f时差频1输出最大当士兀时si/0,D.,。f为输出为零对应须响的第一对零值点带宽D二:一::。一Z。一:。a,
