PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物，也称细颗粒物。其来源和成因复杂，对人体和环境的危害十分显著。我国正大力开展对PM2.5的监测，其目的正是在于通过监测的手段来控制空气中PM2.5的质量浓度。与传统的PM2.5监测器相比，将声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)技术和颗粒物热泳沉积效应相结合的基于SAW的PM2.5监测器具有体积小，灵敏度高，检测下限低等优点。同时输出信号为频率信号，易于与计算机接口组成自适应实时处理系统，采用集成电路平面工艺制作，成本低，易于大批量生产。这些特点使得基于SAW的PM2.5监测器在大气PM2.5质量浓度监测领域具有巨大的应用前景。　　本文首先从热泳理论出发，研究了微通道内PM2.5在热泳力作用下的沉积机理，获得PM2.5的热泳沉积效率。其次从压电基片和PM2.5沉积层的耦合波动方程出发，采用经典分层介质理论和表面有效介电常数方法，分析了PM2.5质量负载对检测器中SAW传播特性的影响，获得PM2.5负载下SAW的频散关系曲线，以及PM2.5负载引起的SAW传播速度的变化关系。最后，采用三倍噪声检出原理理论估算出基于SAW的PM2.5监测器的检测下限为2.6 ng。　　从耦合模(coupling-of-modes，COM)模型出发，推导出周期栅阵禁带边界频率与COM参量的解析表达式，利用有限元软件COMSOL MULTIPHYSICS和P矩阵级联技术，获得不同指条厚度下SAW谐振器中心区域沉积质量负载的频率响应，推导出SAW谐振器的灵敏度随指条厚度的增加先变大后减小，最优归一化指条厚度为1.9％。其次利用COM理论和有限元方法，获得在SAW传播路径上的不同位置沉积负载时SAW谐振器的频率响应，推导出SAW谐振器的灵敏度最优化区域集中在器件中心位置。然后利用有限元方法，获得微通道内PM2.5的热泳沉积分布，推导出PM2.5在热泳通道入口处和冷板中心处的分布最为集中。最后将SAW谐振器表面不同区域的灵敏度分析结果与微通道内PM2.5的热泳沉积分布结果相结合，获得优化结构的PM2.5监测器响应为未优化结构的5.9倍。　　基于理论分析结果，设计了一种中心频率为311 MHz，Q值为2589，插入损耗为4.2 dB的三换能器双端对SAW谐振器。进而将虚拟冲击器、热泳沉积器和SAW检测器集成于气流微通道内，设计了一种尺寸为50mm×15 mm×3mm的小型检测探头。以该SAW检测探头为频控元件，设计研制了一种双环路差分型SAW振荡电路。　　最后对基于SAW的PM2.5监测器进行了实验研究。包括SAW谐振器的指条厚度对传感器灵敏度影响的实验，SAW谐振器表面不同区域灵敏度分析的实验，PM2.5的热泳沉积分布对PM2.5监测器灵敏度影响的实验，以及基于SAW的PM2.5监测器的平台描述及系统实验。结果表明，对单一粒径为2μm的聚苯乙烯颗粒物(Polystyrene Latex，PSL)检测时，基于SAW的PM2.5监测器响应呈近似线性，且与基于光散射法的PM2.5监测器响应相一致，验证了该方法的可行性。