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长期以来,厚度场激励(Thickness field excitation,TFE)模式的压电体声波器件被广泛应用于生物化学传感器的研究,如石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)。但是,传统的体声波传感器在实际应用中存在许多明显的不足。基于横向场激励模式(Lateral field excitation,LFE)的体声波传感器采用分布于压电晶体同一表面的电极激发厚度剪切波,具有比TFE器件更优异的检测性能,在液相生物化学检测领域具有巨大的应用前景。本文以LFE剪切波传输理论、压电材料及器件设计方法为研究对象,深入研究了LFE体声波传感器的敏感机理和工作模式,研究内容包括:利用Christoffel-Bechmann方法分析LFE在固体介质中的波传输特性;计算了石英、硅酸镓镧、铌酸锂、钽酸锂等压电材料在不同切向上的LFE机电耦合系数及其声波相速度。首次提出具有横向场电极结构的压电器件存在三种不同的工作模式,即纯LFE、准LFE和伪LFE。用弹性波的传播理论和截止频率原理,深入研究了LFE器件的能陷效应,提出了获得LFE器件能陷模的新设计方法和四种电极结构,并进行了实验验证。分析了多种压电材料的LFE器件谐振频率温度特性,并与TFE器件进行了比较研究。采用一维近似的方法,推导并获得LFE器件的Mason等效模型和Butterworth-Van-Dyke等效电路。采用静态电容补偿的方法,研制了LFE锁相检测仪及液相传感器系统。研究了四种不同电极结构的铌酸锂LFE器件在空气、水和NaCl溶液中的纯LFE检测性能,并验证LFE传感器在液相测量中的敏感机理。本研究的意义在于首次从理论上阐明了横向场激励模式传感器的工作机理,不仅具有重要的学术价值,而且为进一步开发应用于各领域的新型生物化学传感器奠定重要的理论基础。