声表面波气体传感器的实验设计与研究

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声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)气体传感器是一种新型的传感系统。具有独特的优点,设计结构灵活,对电、热、力、声、光、化学及生物等多种因素敏感,并且涉及表面波理论、器件工艺、薄膜理论、电磁、检测技术等科学领域。具有抗干扰能力强、灵敏度高、检测范围线性度好、测量重复性好等优点,其采用集成电路中的平面工艺制作,可实现集成化、智能化,使得声表面波传感器体积小、重量轻,携带方便,成本低,并且具有重要的经济和社会效益,目前国内关于SAW气体传感器的研究仍然在研究进行中。   本论文主要基于国家自然科学基金资助项目,新型多通道声表面波气体传感器研究(60572018)和天津市科技发展计划一科技攻关项目,多通道声表面波化学传感器的研制(05YFGPGX04900)等项目展开研究,以声表面波传感技术为研究对象,构建了声表面波气体传感系统。主要介绍了传感器的发展,进而详细分析声表面波传感器的理论,发展情况;对声表面波传感器件的制作理论,包括基底材料、叉指换能器等参数设计都进行了详细的介绍和建模,制作出适合声表面波气体传感器的声表器件。   重点研究了几种晶体,薄膜,气体之间的相互影响关系,包括石英、LiNbO3晶体;二氧化氮,一氧化碳,氢气;酞菁酮(GuPc),氧化铟,SnO2等。分析了不同的气敏薄膜(各向同性绝缘材料、金属导电薄膜和金属氧化物半导体薄膜)吸附气体后对频移的影响机理;选取了一定的薄膜材料,并进行实验制作,对SAW气体传感器制作和发展有一定的指导意义。   并且在原有文献和数据中,在针对传统声表面波气体传感器检测方法单一的基础上,结合文献中的要点,总结设计制作频率和幅度双项检测电路,调制方法,将频率检测和幅度检测统一在一起,形成更加科学的检测方法。对同一种气体,检测方法更加合理,精确。   最后对声表器件进行实验,得出符合理论的实验结果,并且在不同的条件,包括不同薄膜,气体,湿度,温度下,绘制出符合理论仿真的特性曲线。
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