一、158MHz GaAs声表面波固定延迟线的研制（论文文献综述）
刘小庆[1]（2020）在《新型结构声表面波器件研究》文中研究指明声表面波（Surface Acoustic Wave,SAW）器件是声学技术与电子学相结合的新型信号处理电子元器件,具有信号处理简单、体积小、功耗低、兼容性高等优点,被广泛应用于移动通信、航空航天、生物医学等诸多领域。声子晶体（Phononic Crystals,Pn Cs）是由周期性介质或周期性几何结构组成的声学超材料,这种复合材料能够调控弹性波的传播,产生诸如各向异性传播、声波带隙、反常色散（负折射）等现象,在过去二十几年里引起了极大的关注,在众多领域具有广阔的应用前景。本文主要从事基于功能材料（包括声子晶体和纳米材料）的新型结构Love波器件的特性研究,主要包括以下三部分内容:（1）利用COMSOL 5.3a软件构建Pn Cs/（110）Zn O/R-sapphire结构SAW器件的仿真模型,其中Pn Cs包括Ni填充孔型结构和Ni柱型结构。通过3D有限元方法（Finite Element Method,FEM）分析了所激发Love波的声学特性,包括时域模式下的插入损耗（Insertion Loss,IL）和质点振动位移,以及频域模式下的导纳、相速度和机电耦合系数等。结果表明,Pn Cs的引入增大了Love波器件的插入损耗,但基于Ni柱型Pn Cs器件IL的增值较大（～6 d B）,主要原因在于声波能量一部分被柱型声子晶体束缚,另一部分以反射波的形式被反射回输入端。其次,对比Pn Cs/（110）Zn O/R-sapphire和（110）Zn O/R-sapphire结构Love波器件的声学性能发现,Ni填充的孔型声子晶体Love波器件与无声子晶体结构器件具有相似的声学特性,如导纳、相速度、机电耦合系数的大小和变化趋势等;对于Ni柱型声子晶体结构器件,Love波1阶模式的截止点明显提前(h Zn O/λ=0.065),且机电耦合系数有显着提升（1.85%）。最后,通过优化Ni柱的结构（半径r和高度h）进一步改善了Love波器件的性能,且当r=1.4μm,h=5.4μm时,Love波1阶模式机电耦合系数取得最大值k2max=3.27%。上述结果表明,由于较大的机电耦合系数以及较小的截止点(相同h Zn O/λ情况下,所需Zn O压电薄膜的厚度减小,降低了器件研制的难度),Ni Pillars/（110）Zn O/R-sapphire结构可用于研制高频、高性能的Love波器件,为拓宽SAW器件的应用领域提供了理论依据。（2）基于COMSOL 5.3a软件构建了Pn Cs/（110）Zn O/R-sapphire结构Love波谐振器模型,利用3D-FEM法系统分析了声子晶体的能带特性,并讨论了孔状声子晶体的结构对Love波禁带宽度的影响。结果表明,对于正方晶格孔型声子晶体结构Love波谐振器,当Pn Cs的结构参数为半径r=1.5μm、深度h=2μm及晶格常数a=8μm时,Γ-X方向的禁带范围为169.7MHz-193.8 MHz;同时,带隙宽度随r增加先增大然后缓慢减小,当r=3μm时带隙宽度达到最大（51.9 MHz）,而深度h对带隙宽度的影响较小。其次,根据上述声子晶体的带隙范围,讨论了基于Pn Cs的SAW谐振器的设计思路与方法,并设计实现了中心频率为185.0 MHz,Q值为582.9的Love波谐振器。最后,通过改变声子晶体的结构实现了对Love波谐振器性能的优化,优化后的Love波谐振的驻波位移增大到0.42 nm（优化前驻波位移最大为0.25 nm）,振动明显增强。以上结果为基于声子晶体结构的新型SAW谐振器的设计提供了理论依据。（3）利用3D-FEM法分析了Si O2/ST-90°X Quartz结构所激发Love波的声学特性,包括相速度、机电耦合系数和质量灵敏度等。结果表明,当hs/λ=0.20时,Love波器件的质量灵敏度Sm取得最大值126 m2/kg,其相速度和机电耦合系数分别为4480 m/s和0.05%。另外,分析了表面Zn O纳米棒的引入（即Zn O nanorods/Si O2/ST-90°X Quartz结构）对Love波器件性能的影响,结果发现,当Love波器件表面增加Zn O纳米棒,且纳米棒高度达到一定数值时,Zn O纳米棒与Si O2/ST-90°X Quartz结构发生耦合共振,导致声波振动模式发生跳变,引起Love波器件谐振频率的偏移和质量灵敏度的增加;同时,分析了表面Zn O纳米棒的密度（Surface nanorods density,SNRD）对Love波器件声学特性的影响,结果表明,随着SNRD的增加,发生耦合共振时的Zn O纳米棒高度逐渐减小,而Love波器件的谐振频率和质量灵敏度则逐渐增大,当SNRD=3.5时,第一次耦合共振出现在hz=385 nm处,频率偏移高达70 MHz,Sm最大值为1930 m2/kg,相对于未发生耦合共振时Love波器件的Sm提高了10倍以上。该结果为新型结构高质量灵敏度Love波器件的设计和研制提供了理论依据。
孙雪平[2]（2019）在《行波模式声表面波角速率传感器的研究》文中进行了进一步梳理声表面波（SAW）角速率传感器具有结构简单、价格低廉、且由于勿需悬浮的振动结构而具有较强的抗震动能力等优点而受到越来越多的关注。另外,相比于驻波模式的SAW角速率传感器,基于行波模式的SAW角速率传感器可以利用差分结构实现对温度等外界干扰的补偿,并且其输出信号为易于检测的频率信号,因此在运动及军用制导系统等方面显示出广阔的应用前景。本文在研究了目前的行波模式SAW角速率传感器的基础上,针对灵敏度低的问题展开了较为深入的研究。主要的研究工作和结果如下:1、从理论上研究了SAW角速率传感器中SAW传输区域的陀螺效应。根据传输区域的不同,将其分为三个部分:首先是SAW经过的自由表面。在这一部分中,主要利用旋转介质中的压电耦合方程考虑了128°YX-LiNbO3和ST-X石英晶体中的SAW陀螺效应,并通过理论计算和参考实验结果选定了128°YX-LiNbO3作为SAW角速率传感器的基片材料;其次是SAW在叉指换能器中的传播。在这一部分中,对现有的耦合模（COM）模型进行了拓展,利用此拓展的COM模型分析了SAW陀螺效应和叉指换能器反射系数之间的关系,此关系表明对于同一种压电基底,反射系数越低,陀螺效应越明显;最后是SAW在金属点阵中的传播。从提高金属点阵中能量分布和金属/压电材料结构中不同模式之间耦合的角度出发,利用有限元法（FEM）计算了在不同金属点阵厚度和不同金属点阵面积下单个点阵中的能量分布和沿着x方向传播的两种模态频率之差。根据模拟的结果表明,可以通过提高金属点阵的厚度来增加SAW角速率传感器的灵敏度,这已经被文献中的实验所证明。还可以通过优化金属点阵的面积来提高SAW角速率传感器的灵敏度,根据本文的分析在金属点阵的面积填充率为0.19时具有最优的灵敏度。2、对利用有限元软件COMSOL MUITIPHYSICS提取COM参量的方法进行了全面的分析和总结,并结合P矩阵级联技术完善了利用COM模型来设计SAW器件的方法。根据对现有模型的研究以及对文献中实验结果的分析,想要提高包含金属点阵的SAW角速率传感器的灵敏度,需要设计一种具有低损耗、高单向性的延迟线结构。本文将低损耗单元结构聚焦在电极宽度控制/单相单向叉指换能器（EWC/SPUDT）,对EWC/SPUDT单元结构的分析表明在满足单向性角为90°的情况下增加单元结构的反射系数可以满足高单向性、低损耗的要求,最终在128°YX-LiNbO3基底上设计出了一种单向性角为90°、反射系数超过5%的优化EWC/SPUDT结构。3、从提高SAW振荡器稳定性的角度出发,设计了一种双抽指结构的SAW延迟线。利用COM模型对采用优化的EWC/SPUDT作为单元结构的SAW延迟线的频率响应进行了仿真,得到了一组优化的设计参数,在此设计参数下的SAW延迟线器件的插入损耗可以达到-5.2dB。同时,配合此SAW延迟线结构,设计并研制了差分振荡电路和频率采集模块以完成对SAW角速率传感器的测试。4、从实验验证和试验探索的角度,制备和测试了下面三组器件:第一组是三种不同叉指换能器（IDT）（分裂指、EWC/SPUDT和双向）结构的SAW角速率传感器;第二组是两种放置方式（面对面、背对背）的SAW延迟线结构,每一种放置方式均采用传统EWC/SPUDT（EWC/SPUDT-1）和优化后的EWC/SPUDT（EWC/SPUDT-2）,目的在于验证优化后的单元结构具有更低的插入损耗和更高的单向性;第三组是以EWC/SPUDT1和EWC/SPUDT-2为单元结构的双抽指SAW角速率传感器。对第一组设计和制备的SAW角速率传感器进行了检测灵敏度测试,结果表明,分裂指结构的叉指换能器具有更高的灵敏度,EWC/SPUDT次之,双向结构的灵敏度最低,符合理论的预测。对制备的第二组SAW延迟线进行了插入损耗测试,结果表明,EWC/SPUDT2结构具有更低的插入损耗、更高的单向性。对第三组的SAW角速率传感器进行了灵敏度测试,测试结果表明,所研制的传感器系统具有良好的频率稳定性。当存在所设计的金属点阵时,以EWC/SPUDT-1和EWC/SPUDT-2为单元结构的SAW角速率传感器分别可以获得5.92 Hz/（deg/s）和9.00Hz/（deg/s）的检测灵敏度,证实了使金属点阵有更高的能量分布可以提高SAW角速率传感器的检测灵敏度。
田昱鑫[3]（2020）在《基于声表面波在非压电基板上推动油滴运动的实验研究》文中研究指明本文首先对声表面波技术做出了详细的阐述和介绍,研究了声表面波在微流体驱动领域的各种应用以及技术特点;然后针对本实验所需材料进行理论分析,选择了压电陶瓷换能器,所激励出的声波可以在曲面上传播,针对本文目标应用领域为道路交通润滑体系,选择钢板作为基板。结合流体力学经典理论纳维斯托克方程对兰姆波推动油滴的理论模型进行推导,从理论上模拟了微流体的受力情况,并得出了影响油滴运动的三个主要因素。最后,本文结合理论模型,设计了兰姆波推动油滴的实验方案,运用控制变量的方法实现对油滴运动的实验研究,并针对油滴在不同非压电基板表面的浸润性进行了实验,对声表面波推动油滴的实验进行了补充。结果表明,兰姆波推动油滴的运动位移将受到声流力,重力,基板的倾斜角度三个重要因素的影响,每个因素都会令油滴运动位移产生变化;当激发电压和油滴体积一定时,兰姆波驱动油滴的运动位移随着基板倾角增加而增大,且这一特征在油滴体积为10μL时最明显;30 s内油滴的运动位移和油滴运动的最终位移均有此结论,也说明随着基板倾角的增加,油滴运动的平均速度也在加快。当基板倾角和油滴体积一定时,油滴运动位移随激发电压的增加而增加,在斜面上油滴位移大于平面油滴位移;当基板倾角和激发电压一定时,油滴的体积越大,其所受的兰姆波的驱动力越大,运动位移就越大,体积为30μL的油滴所受驱动影响更明显,运动位移显着大于10μL和20μL油滴。在不同基板表面的油滴接触角总体呈现下降的趋势,并且随着时间的增加,接触角会逐渐趋向一个较小的角度区间,在水平基板上随着油滴体积的增加,油滴在不同基板上的接触角均呈现减小的趋势;油滴接触角在附着于水平基板上初始阶段时变化率较大,随着时间的增加,在10 s内油滴在不同基板的接触角变化率都呈现逐渐减小的趋势;随着时间的增加,在10 s内油滴在倾斜基板的前进角和后退角变化率逐渐降低,油滴在倾斜基板的铺展速度逐渐降低;在水平、倾斜不同基板上的油滴铺展直径随着时间的增加而增大,在倾斜基板上油滴的铺展直径比水平基板上的油滴的铺展直径更大。
刘项力[4]（2019）在《层状磁电复合材料中声表面波的磁场调制作用研究》文中进行了进一步梳理层状复合磁电传感器具有灵敏度和分辨率高、结构以及制备工艺简单等特点,在磁场检测领域具有巨大的应用前景。然而,这种基于磁致伸缩和压电效应相互作用的器件,其输出响应在谐振频率处急剧增强,在非谐振频率处响应幅度急剧减弱。对于块材,其谐振状态通常出现在几十个k Hz甚至MHz的频率范围;对于薄膜器件结构,其谐振频率降频现阶段最低也就在200Hz附近,难以进一步降低器件的谐振频率。而对于地磁、心磁和脑磁等信号的探测,要求磁传感器具有较好的直流和超低频信号响应。所以,如何实现低频和直流磁场的高灵敏、高分辨率检测,具有重要学术研究意义和实际应用价值。基于磁致伸缩材料的Delta-E效应与压电声表面波单端谐振器相互作用的多层复合磁致频移型磁电器件,其检测磁场范围可以从DC到低频AC连续变化,而且器件一直工作在响应谐振增强状态,是当前磁传感器的研究热点。本论文采用非晶FeCoSiB薄膜作为磁致伸缩材料,对层状磁电复合材料中声表面波的磁场调制作用进行了深入的研究。采用ST-cut 90°X石英单晶/FeCoSiB多层复合结构,仔细研究了磁性层厚度、磁场下退火、磁性层的掺杂改性等对于器件灵敏度的影响。又对delta-E效应和SAW之间的相互作用进行了深入的研究与分析。本论文得出以下结论:首先,采用磁控溅射完成ST-cut 90°X石英单晶/Ta叉指/Si O2绝缘层/FeCoSiB磁性层多层复合结构的器件制备,揭示了磁性层厚度、磁场下退火、磁性层的掺杂改性等对器件灵敏度的影响,实现了测量范围、灵敏度、方波响应的调制。当磁性层较薄,且未经磁场下退火时,器件长度方向的灵敏度大于宽度方向的灵敏度;但经过后期沿着长度方向磁场下退火处理,宽度方向的最大灵敏度大于长度方向的最大灵敏度。当磁性层较厚且未经磁场下退火时,器件宽度方向的灵敏度远大于长度方向的灵敏度。对于未经磁场下退火、磁性层较厚的300nm ST-cut 90o X石英单晶样品,宽度和长度方向的灵敏度分别达到364.28 Hz/μT以及76.06 Hz/μT,相差接近于4.79倍,且宽度方向非线性区域的最大灵敏度达到了663.98 Hz/μT。相比于纯FeCoSiB磁性薄膜,采用Terfenol-D掺杂之后,其磁场灵敏度降低,但是线性测试范围显着增加。然后,在前面直流磁场灵敏度响应测试的基础上,研究了多层复合磁电传感器对低频交流磁场的响应。结果表明,其一,制备的器件在正弦交流磁场下可以实现稳定的输出;其二,固定交流磁场的幅度大小不变,当磁场频率从0.001Hz变化到1Hz时,其器件谐振频率的变化量偏差很小,且和直流下的周期测试结果相一致。所以,研制的基于delta-E效应和声表面波的多层复合磁电传感器样品,具有从DC到低频AC的非色散性稳定响应输出。最后,通过分析磁弹耦合、电弹耦合、损耗三者之间相互作用的关系,研究了声表面波器件的电学特性、声学特性等随着外界磁场的变化,探究了delta-E效应和SAW之间的相互作用机制。随着外磁场幅度的增加,除电导峰的半峰宽和delta-E效应的变化趋势相反,其他SAW参数的变化趋势都和delta-E效应相一致。原因是外磁场下,磁性层的磁弹耦合系数变化导致了压电层机电耦合系数的变化。另外,除磁性层较厚时,难轴方向,中间磁场区域,SAW参数随着外磁场幅度的增加发生急剧的变化;其他情况下,SAW参数变化趋势都较缓。
龙吟[5]（2019）在《声表面波痕量气体传感器敏感机理与特性研究》文中提出痕量气体的检测在国民经济的各行各业中都有广泛的应用需求:在大气污染防治、温室气体排放等领域,需要对氮氧化物、硫氧化物、甲烷、甲醛、苯等进行监测;在诊断疾病方面,需要对丙酮、氨气等疾病标识物进行检测;在工业生产中,需要对多种工业毒气进行在线监控;在农业、畜牧业中,需要对乙烯、三甲胺进行检测以鉴定水果和肉类的新鲜程度。痕量气体的检测需要高灵敏传感器,现有检测手段往往需要昂贵且精密的仪器而仍难满足对突发事件进行快速应急响应的要求。声表面波（Suface acoustic wave,SAW）气体传感器是一种可以在室温下工作的高灵敏度传感器,其选择性高、灵敏度好、响应快,是一种具有良好应用前景的痕量气体检测技术。SAW气体传感器的关键是敏感膜,它完全决定了传感器的选择性并很大程度决定灵敏度。因此,选择合适的敏感材料尤为重要。氢键酸性（Hydrogen-bond acidic,HBA）聚合物是一种特异性敏感材料,它容易与氢键碱性的化合物形成氢键,既能实现相对强的吸附作用力,又能保证可逆的脱附过程的发生。因此,本文研究基于HBA聚合物的SAW传感器的制备以及对化学战剂、硝基苯爆炸物和有机硫恶臭气体三类典型痕量气体的检测,主要内容包括如以下方面:1.以聚甲基氢硅氧烷（Polymethyl hydrosiloxane,PHMS）为主链,分别与2-乙烯基六氟异丙醇和2-烯丙基六氟异丙醇反应合成了HBA聚合物Linear polysiloxane fluoroalcohol（LSFA）和Linear functionalized polymer（PLF）。通过威廉姆逊反应和克莱森重排合成了3,5-双三氟甲基苯酚,再与PHMS主链反应合成了HBA聚合物poly{methyl[3-（2-hydroxyl,4,6-bistrifluoromethyl）phenyl]propylsiloxane}（DKAP）。采用傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱表征了三种合成聚合物的分子结构,测试所得的光谱与预期相符。将三种聚合物喷涂在SAW器件上,配以实验室自主设计的信号发生及读取电路,制备出HBA聚合物-SAW传感器。2.首次研究了HBA-SAW气体传感器对有机硫恶臭气体（二甲基二硫、甲硫醚、甲硫醇及二硫化碳）的气敏响应特性。在气体浓度为10mg/m3时,LSFA对二甲二硫、甲硫醚、甲硫醇及二硫化碳的响应值分别为13.58、7.19、3.05及5.16kHz,外推检测限（limit of detection,LOD）分别为0.044、0.103、0.039和0.034mg/m3;PLF的响应值分别为18.5、17.3、8.6及9.4kHz,外推LOD分别为0.026、0.032、0.081和0.059mg/m3;DKAP的响应值分别为12.9、12.8、6.4及8.2kHz,LOD分别为0.034、0.036、0.074和0.058mg/m3。选择性测试则表明传感器对有机硫的响应均高于干扰气体。红外光谱初步证实了HBA-有机硫之间形成了氢键。3.为了进一步验证氢键相互作用,基于第一性原理,本文对有机硫-HBA聚合物系统的吸附能进行了理论计算。首先,从电子云密度出发,对聚合物和小分子进行稳态计算并对分子构型进行了键角、键长和模拟红外光谱分析;其次,在稳态构型基础上,计算得到吸附能均为负值,大小与中等强度氢键能对应,表明吸附为自发过程,且计算结果与实验测量响应值相符;分子静电势分析发现在聚合物-有机硫系统中,最低电势位点均集中在硫原子上,而最高电势位点则位于聚合物的羟基氢原子上,这种电势分布更有利于硫原子和氢原子之间相互作用形成氢键。最后,结合前线分子轨道得知,四种有机硫的最高能量占据分子轨道（Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO）远低于三种聚合物的最低能量未占据分子轨道（Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO）,而要高于聚合物的HOMO轨道,这种能级分布有利于分子轨道重叠（HOMO-LUMO）。以上计算结果进一步证实HBA聚合物-有机硫之间的氢键相互作用。4.以两种强HBA聚合物DKAP和PLF为敏感材料,用于快速检测浓度为200ppb至1ppm（1.626至8.13mg/m3）的硝基苯爆炸物2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）。DKAP传感器对1.626mg/m3 2,4-DNT的响应高达4.6kHz,LOD低至0.1ppb（0.813ug/m3）。传感器对2,4-DNT的响应比常见干扰气体高11-35倍且吸附和恢复时间都比文献报道的其它传感器短得多。另外,DKAP对2,4-DNT的敏感性比PLF高4.6倍,而它们对甲基膦酸二甲酯（DMMP）的敏感性基本相同。原因在于DMMP仅具有强氢键碱性,而硝基苯爆炸物具有氢键碱性的同时还有较强的偶极性。因此,同时具有氢键酸性和偶极性的DKAP的性能更优。5.以线性HBA聚合物PLF为敏感材料,对沙林（GB）及模拟剂DMMP,芥子气（HD）及模拟剂2-氯乙基乙基硫（2-CEES）、1,5-二氯戊烷（DCP）进行实时检测。检测结果显示,HBA聚合物对GB及DMMP敏感性好,对HD和DCP的敏感性差,却对另一种模拟剂2-CEES具有高灵敏度。2-CEES中的硫原子上的孤对电子提供了富电子位点,使得PLF和2-CEES之间能形成氢键。HD分子的硫原子上的电子却受到两个相邻对称的强吸电子基团吸引耗尽,难以再与HBA聚合物形成氢键。实验证明:PLF能与具有富电子原子的气体分子之间形成氢键;相似气体分子结构的些许差异可能造成传感器对气体具有完全不同的敏感性,真实毒剂与模拟剂之间的检测结果可能完全不同。
李起[6]（2018）在《高频高功率耐受性声表面波滤波器材料及器件研究》文中提出信息时代移动通讯飞速发展,声表面波滤波器面临两个巨大挑战。一是器件尺寸不断缩小,功率水平越来越高,对器件功率耐受性要求越来越高。二是低频段频谱资源紧张使得滤波器工作频率不断上升。如何提高声表面波滤波器的功率耐受性和工作频率成为应对这两个挑战的关键。本文利用复合多层膜的方法制备了Al/Ni、Al/Ti/Cu/Ti和Al/Cu/Ti电极,研究不同电极结构对电极抗声迁移能力的影响和其在高功率下原子的迁移行为,重点分析电极失效原因,提高器件功率耐受性;采用磁控溅射制备高声速的ZnO/6H-SiC复合基片,探讨ZnO/6H-SiC上声表面波传播特性,以此为基础设计制备高频声表面波滤波器。研究结果表明不同厚度Ni过渡层对42°YX-LiTaO3基片上A1膜（111）织构、表面形貌、微观结构有显着影响。6nmNi过渡层大大提高了 A1膜（111）织构的强度,减小了表面粗糙度,晶界数量,提高了 A1膜与基片的结合力。使得其抗电迁移能力增强至无过渡层A1膜的10倍,而42°YX-LiTaO3基片上1.5GHz声表面波滤波器功率耐受性提升到无Ni过渡层器件的2.2倍。更高频率的声表面波滤波器中指条更窄更薄,需进一步加强叉指电极防止其损坏。有限元分析表明工作时应力应变集中于电极底部边缘,以切应力τyz和τxy为主。针对电极受力情况,采用Al/Ti/Cu/Ti和Al/Cu/Ti多层膜复合电极强化电极底部。在 42°YX-LiTaO3 基片上 Al（102nm）/Cu（10nm）/Ti（5nm）电极使得 2.7GHz 器件功率耐受性提高到 Al-0.9wt.%Cu（135nm）/Ti（5nm）电极的 1.9 倍,Al-0.9wt.%Cu（140nm）电极的3倍,而此时其叉指电极宽度约为上述1.5GHz器件的60%。Al/Cu/Ti的高功率耐受性与测试中电极底部边缘生成A12Cu有关。此外Al/Cu/Ti在Cu较薄时与Al-0.9wt.%Cu/Ti相比具有较小电阻,更适合在高频高功率声表面波滤波器中使用。在高声速基片上制备高频声表面波滤波器可用较宽的叉指电极降低器件工艺难度、避免成本上升和提高可靠性。本文用磁控溅射制备了高质量强c轴取向ZnO薄膜,其与 6H-SiC 基片取向关系为[1120]ZnO（0002）ZnO[1120]6H-SiC（0006）6H-SiC。在0<hZnO/λ<1间,ZnO/6H-SiC上各阶模波速都随hZnO/λ增大而减小,其中一次模机电耦合系数最大且随hZnO/λ增大先上升后下降。一次模和二次模在ZnO较厚时具有高声速和一定的机电耦合系数适合制作高频声表面波器件。此外实验中得到hZnO/λ较小时有较高的Q值,而基模和二次模有较小的频率温度系数。据上述特性设计制备了 6.2GHz双模谐振型滤波器;5GHz梯形滤波器,损耗为-9.7dB。
张希[7]（2017）在《声表面波传感器及其在肺癌标志物与毒素快速检测中的应用研究》文中研究指明声表面波传感器是微机电系统和微加工工艺发展下研制出的一种新型传感器,主要包括瑞利波传感器、水平剪切波传感器和乐甫波传感器等。其中乐甫波传感器由于其能在液体环境下稳定工作和高灵敏度的优点,近年来成为了研究的热点,并被逐渐应用于临床医学、环境、食品分析等领域。本论文以乐甫型声表面波传感器为研究对象,结合了微加工技术、信号检测技术以及生化检测技术,构建了一种乐甫型声表面波传感器并用于肺癌标志物和毒素检测。本论文设计并研制了一种高灵敏度的乐甫型声表面波传感器,并结合微流控芯片技术,搭建了多通道便携式乐甫型声表面波传感器流动检测和细胞检测系统。本论文利用了抗原抗体特异性结合的免疫检测技术,实现了对呼出气体冷凝物中肺癌生物标志物蛋白和海洋生物毒素中贝类毒素的检测分析。另外,还使用了细胞作为传感敏感元件构建出一种新型细胞传感器,并用于贝类毒素的检测。随着乐甫型声表面波传感器的发展,该检测技术及其便携式检测系统将会为生化检测提供快速高灵敏的分析测试平台。本论文的主要创新性研究工作在于:1.提出了乐甫型声表面波器件结合微流控芯片的传感器设计方法,设计了检测声表面波传感器幅值和相位信号的电路检测系统,保证了传感器的高通量检测精度。基于微加工工艺,设计并制造了 ST切石英为压电基底、SiO2为波导层、Au为敏感层的乐甫型声表面波传感器芯片,结合根据传感器参数设计了特定的微流控芯片,在保证传感器传输特性的同时,提高了乐甫型声表面波传感器用于生化检测的可靠性。针对乐甫型声表面波传感器,开发了拥有自动进样、检测电路和移动端软件的多路检测系统,实现了对传感器的自动化高通量检测。2.提出了结合纳米金的质量信号增强方法的乐甫型声表面波免疫传感器,成功实现了对呼出气体冷凝物中肺癌生物标志物癌胚抗原（CEA）的高灵敏检测。为了实现传感器对CEA的特异性检测,首先在传感器表面固定蛋白A,CEA的包被抗体可以利用蛋白A导向性地固定在传感器的敏感区域,之后利用包被抗体捕获样本溶液中的CEA。此外,为了提高传感器质量灵敏度,利用了纳米金颗粒对检测抗体进行标记,并在传感器表面构建"三明治"结构免疫反应。最后再通过金染色液,溶液中的金离子会被纳米金催化析出并沉积在纳米金表面,传感器质量信号被放大。该传感器用于呼出气体冷凝物中CEA检测的检出限为0.967ng/mL,比肺癌初筛的诊断阈值要低,表明该方法可以有效用于临床肺癌的筛查。3.提出了基于免疫竞争法的乐甫型声表面波免疫传感器,实现了对大田软海绵酸（OA）的特异性检测。本研究采用竞争免疫分析技术来检测小分子的OA含量。检测时同样使用了纳米金颗粒和金染色液技术用于放大传感器的检测信号,增加检测灵敏度。同时,该传感器在10-150ng/mL浓度范围内具有很好的线性,检出限为5.45ng/mL。并且通过检测实际加标样本以及与ELISA方法的对比实验,说明该方法具有很好的特异性和准确性,可以有效地用于贝肉实际样品中OA毒素的检测。4.提出了基于HepG2肝癌细胞的乐甫型声表面波传感器,并实现了对大田软海绵酸（OA）的便捷检测。本研究设计了一种基于HepG2的细胞传感器,并将其用于OA的检测。对毒素检测时的细胞培养密度进行了优化,最佳细胞密度为10000个/孔。当毒素浓度在10-100 ng/mL时,乐甫型声表面传感器所测得的插入损耗变化值与OA浓度有良好的线性关系,其相关系数为0.9834,其检出限为10.91 ng/mL。而且对其他毒素进行了测试,结果说明了该检测方法具有良好的特异性和重复性。该检测技术无需传统免疫检测手段所需要的各类试剂,并且相对于动物实验具有操作简单和快速等的特点。
兰晓东[8]（2016）在《双层结构声表面波湿度传感器实验研究及有限元仿真》文中研究表明本文主要从事基于（1120）ZnO/R-sapphir双层结构的声表面波湿度传感器的制备、性能测试以及有限元仿真分析。全文分为五章,除了第一章序言和第五章结论外,主要包括三部分内容：（1）（1120）ZnO/R-蓝宝石双层结构Love波湿度传感器的制备以及湿度响应测试；（2） （1120）ZnO/R-蓝宝石双层结构中传播的声表面波的声学特征和电学特征的有限元模型分析；（3）建立有限元模型分析声表面波湿度传感器对吸附水分子层的湿度响应特性。1. Love波湿度传感器的制备及湿度响应测试ZnO是在电、声、光、机械方面具有独特性能的多功能压电材料,从上世纪70年代开始,基于其较高的机电耦合系数和易于沉积的优点,ZnO材料就被用来制备压电薄膜器件,应用在体声波和表面波谐振器、滤波器、传感器、微纳系统（MEMS and NEMS）等领域。声表面波传感器具有高精度、高灵敏度、强抗电磁干扰能力、可采用半导体工艺制作、易于集成等诸多优点。多年来,研究人员围绕基于ZnO薄膜的声表面波传感器开展了大量的工作。Love波是一种传播在多层结构中的声表面波,不同于瑞利波器件,由于其不包含垂直于表面的位移分量,所以Love波器件几乎不会向周围液体中辐射声能量,更适合工作在液体环境中。Love波传感器广泛应用在液体和生物传感中。湿度传感器广泛应用于工业加工,环境控制等领域,包括住宅环境中的智能控制,微波炉的烹饪控制,和工业智能控制等。农业中,湿度传感器用来绿色大棚的空气调节,土壤湿度检测；在工农生产和日常生活中,湿度传感器扮演者重要的角色。本文第二章研究了RF磁控溅射法在R面蓝宝石上外延生长（1120）ZnO薄膜,进一步通过光刻技术在ZnO薄膜表面光刻叉指换能器制成延迟线结构的Love波器件。同时,建立湿度控制系统和湿度检测系统来测试Love波传感器对环境湿度的响应,用Love波传感器的频移和插损来表征环境中相对湿度的变化。结合BET理论,分析了Love波湿度传感器在一定湿度环境中吸附水分子的微观过程,进而运用BET理论拟合出了Love波湿度传感器频移对湿度的响应。在相对湿度小于70%时,可以精确拟合实验结果。2.有限元分析（1120）ZnO薄膜/R面蓝宝石结构中传播的声表面波的声学和电学特性近年来,压电薄膜多层结构的声表面波器件得到了广泛的研究和关注,采用具有不同特性的材料组成多层介质可以发挥各材料的优势。这不仅有可能提高声表面波器件的性能,实现与其他电路元件的集成,减小器件的尺寸,降低成本等,而且可以探索新型器件,拓宽其应用范围。例如可以在具有较高声速的非压电材料上覆盖压电薄膜,以提高器件声速；在低压电性材料上覆盖高压电性薄膜,以提高机电耦合系数。在具有负温度系数的材料表面覆盖正温度系数的薄膜,得到零温度系数的复合结构,还可以在压电材料表面覆盖对外界物理环境（温度,湿度,压力,气体,流量等）敏感的薄膜,以制成各种灵敏传感器,或者将声波材料和各种半导体材料结合,以利用声表面波与光、半导体载流子的相互作用,制成各种新型声、光、电器件。对于多层压电薄膜中传播的声表面波的计算分析,常规方法包括基于部分波理论的传递矩阵法以及针对传递矩阵法数值计算不稳定而改进的刚度矩阵法等。而随着有限元软件的不断成熟以及计算机设备计算能力的不断提高,运用有限元商用软件计算声表面波在压电多层结构中的传播特征已经被一些研究工作采用。本文第三章运用有限元软件COMSOL 5.0计算分析了（1120）ZnO薄膜/R面蓝宝石双层结构中传播的声表面波的特征模式及其相速度、机电耦合系数,以及随着薄膜厚度的变化规律和基于该结构单端口器件的导纳曲线。根据计算结果在（1120）ZnO/R-蓝宝石双层结构中[0001]晶向传播的瑞利波的机电耦合系数在hf/λ=0.3（hf为薄膜厚度,λ为波长）时具有最大值,而沿[1100]晶向传播的Love波的机电耦合系数在在hf/λ=0.13时具有最大值。总体上Love波的机电耦合系数要大于瑞利波。3.有限元分析声表面波传感器的湿度响应特性随着声表面波技术广泛应用于不同的声学器件中,声表面波器件设计的方法不断完善,器件结构越来越复杂,性能在不断提高。一般来讲,分析声表面波器件的方法可以分为两类：一类是唯象模型,它借助于其他领域类似的概念和模型进行分析,能方便的得到结果,具有很强的实用性,常用的设计方法包括脉冲响应模型、P-矩阵模型以及耦合模（COM）模型等；另一类是精确模型,它从基本的波动方程和满足特定的边界条件出发,严格求解系统的特征解,可以得到精确可靠的结果,如格林函数法、有限元/边界元法（FEM/BEM）、源再生法、时域差分法等。其中FEM/BEM（有限元边界元）法是分析声表面波器件最精确的方法。关于声表面波气体传感器的理论研究,已经开展了很多工作,基本的理论模型主要是基于微扰公式的Wohljent/Martin的方法,该方法的主要集中研究沉积在传感器表面的已知薄层对声表面波器件声学性能的影响。而传递矩阵法也经常用在声表面波传感器由于负载引起的频移以及灵敏度的理论计算中。相对于上面两种方法,运用有限元法对声表面波传感器进行仿真分析能对传感器实现更加精确和完整的分析。只要运用有限元软件建立适当的几何和物理模型,就能对声表面波传感器的各个有限元单元进行时域和频域的仿真计算。基于有限元法优越的性能以及成熟的软件,在有限元法仿真声表面波传感器方面已经开展了很多相关的研究工作。本文第四章运用有限元软件COMSOL 5.0对基于（1120）ZnO薄膜/R面蓝宝石双层结构的瑞利波湿度传感器和Love波湿度传感器建立有限元模型。通过湿度传感器表面吸附的水分子层厚度表征环境中的不同湿度,进而分析了两种模式的声表面波湿度传感器在不同湿度环境下的频率响应。计算了湿度传感器灵敏度随着ZnO薄膜的厚度的变化规律,计算结果表明薄膜的机电耦合系数对传感器的灵敏度具有很大的影响。根据理论推导,表明吸附于声表面波传感器表面的水分子层通过两种机制（包括机械影响和电学影响）相互独立影响声表面波的传播速度。通过有限元模型,分别对比计算了水分子层的机械影响和电学影响对两种模式的声表面波湿度传感器的频响曲线和灵敏度的作用。进一步深入分析了吸附水分子层与声表面波湿度传感器的耦合过程。文章的最后（第五章）是对全文的总结和展望。
雷冰冰[9]（2015）在《基于声表面波器件的纱线张力传感器的研究》文中研究指明进入21世纪，传感器技术成为了世界各国瞩目的焦点，其作为新技术革命、信息社会及智慧社会发展的技术基础，已被广泛的应用于各行各业。近年来，随着纺织工业技术改革的不断深化，以传感器技术为基础的纺织机电一体化设备引起了人们的广泛关注和深入研究。其中，纱线张力传感器作为纺织机械设备中的重要组成部分成为该类设备的研究重点。在纺纱和织造工艺中，纱线张力是一个很重要的参数，它将直接决定纱线和织物的生产产量和生产质量，因此，如何准确测量纱线张力成为人们迫切需要解决的任务。为了尽可能真实反映纱线张力大小，从而有效的对纱线张力大小进行控制，本文设计了一种新型的声表面波纱线张力传感器，着力研究声表面波纱线张力传感器的设计理论以及结构优化设计方法。本文主要研究内容和创新点如下：（1）设计了一种新型的声表面波纱线张力传感器。该传感器采用声表面波延迟线式振荡器来制作，具有结构简单、体积小和稳定性好等优点。选择零温度系数的42.75°Y切X方向传播石英单晶作为基片，从而器件无需温度补偿。设计了声表面波延迟线式振荡器的叉指换能器，具体设计参数包括：叉指换能器周期、叉指换能器指对数、声孔径、金属化比、金属膜厚度和叉指换能器加权等。详细阐述了声表面波纱线张力传感器的制作工艺，给出了声表面波纱线张力传感器的结构设计和工作原理，建立了声表面波纱线张力传感器输出信号频率变化量和纱线张力之间的线性回归数学模型，采用最小二乘法求解了该数学模型。（2）提出了基于有限元的声表面波纱线张力传感器灵敏度优化设计方法。推导得出了声表面波纱线张力传感器灵敏度和声表面波纱线张力传感器基片应变率之间的函数关系，从而给出了基片应变率这一概念。利用线性回归分析方法、有限元仿真分析方法建立了声表面波纱线张力传感器灵敏度和基片应变率之间的线性回归数学模型，该数学模型的单调性表明：声表面波纱线张力传感器的基片应变率越大，则其灵敏度就会越高。根据上述结论，给出了通过增加基片应变率来提高传感器灵敏度的理论。以这一理论为指导，给出了通过灵活设计基片尺寸来获得最佳基片应变率的优化设计方案。为了使基片应变率取得最大值，建立了12个不同尺寸基片的应力-应变有限元仿真分析模型。根据有限元仿真分析结果，采用多元线性回归分析方法建立了声表面波纱线张力传感器基片应变率和基片尺寸之间的多元线性回归数学模型。基于该数学模型，得出了求解基片最大应变率对应基片尺寸的线性规划模型。求解获得基片应变率取最大值时的基片尺寸为：长取19mm、宽取3mm。制作这一尺寸的声表面波纱线张力传感器，实验结果表明：该传感器的灵敏度可达3114Hz/g，这表明该优化方法是有效和可行的。（3）研究了叉指换能器放置位置对声表面波纱线张力传感器灵敏度影响这一问题。从分析声表面波纱线张力传感器基片在沿声表面波传播方向上的应力-应变特性出发，在深入研究了传感器基片应力-应变分布对传感器灵敏度影响问题的基础上，确定了声表面波纱线张力传感器灵敏度和叉指换能器放置位置参数之间存在函数关系。采用多元线性回归分析方法建立了声表面波纱线张力传感器灵敏度和叉指换能器放置位置参数之间的多元线性回归数学模型。通过判断该数学模型偏导数的正负来分析其单调性，结果表明：在给定区间内，声表面波纱线张力传感器灵敏度会随叉指换能器距离基片左端距离的增大而增大，声表面波纱线张力传感器灵敏度会随叉指换能器距离基片顶端距离的增大而减小。（4）提出了声表面波纱线张力传感器基片的等应变率结构。根据基片应力-应变有限元仿真结果，详细分析了加载张力时声表面波纱线张力传感器基片上的应变率分布特性，并深入研究了声表面波纱线张力传感器基片的应变率分布对叉指换能器应力-应变特性造成的影响。为了消除上述影响，提出了声表面波纱线张力传感器基片的等应变率结构。在综合考虑基片尺寸和叉指换能器放置位置的基础上，给出了经过整体结构优化后的基片等应变率结构，建立了求解该基片等应变率结构的数学模型，给出了该数学模型的改进二分法求解方法。制作了等应变率基片结构的声表面波纱线张力传感器，实验结果显示：该传感器灵敏度为585Hz/g，最大引用误差为3.16%，线性度为±0.64%。相比于采用常规基片结构的声表面波纱线张力传感器，等应变率基片结构声表面波纱线张力传感器在精度级别上有明显的提高，并且表现出更好的线性度，但是其灵敏度会有较大幅度下降。
李媛媛[10]（2014）在《声表面波微力传感器的研究》文中研究指明传感器技术是当代科技发展水平的重要标志之一，在发展经济和推动社会进步方面起着极其重要的作用，它与计算机技术、通信技术共同构成现代信息产业的三大支柱，其中压力传感器主要应用于测试表面力、液压、物体加速度等重要物理量。声表面波（SurfaceAcoustic Wave，SAW）压力传感器是声表面波器件的一个分支，其在进行压力测量时具有抗干扰能力强，精度高、分辨率高的特性，SAW微力传感器的主要原理是利用晶体材料的压电性能及声表面波基本理论，实现无源、无线传输的新功能，并且由于晶体在温度稳定性方面的优势又使得其调试过程变得简便。本文将探讨由声表面波延迟线技术衍生出的微力传感器，基本的延迟线由光蚀在晶体材料基片上的输入和输出叉指换能器组成，当这种传感器被搭建在宽频放大器反馈回路内部时，即可构成具有高稳定性的振荡器，其频率与所受应力之间成函数关系，根据基片结构所受应力的变化，使用有限元分析法（Finite Element Methods, FEM）对声表面波传感器基片的受力进行分析，最终制作出声表面波微力传感器，并通过外围电路对该器件进行调试及测试。具体研究内容及创新点如下：（1）研究了基于FEM进行SAW微力传感器的理论建模方法。根据弹性力学中的薄板问题，分析了基片的边界条件并进行单元划分，确定了SAW微力传感器基片的边界条件，对材料的弹性刚度矩阵进行计算，进而对基片的应力应变分析并确定叉指换能器的位置。（2）设计了一种能够测量微力的声表面波传感器。设计基于余弦平方函数和小波函数的输入输出叉指换能器，基片采用延迟线结构，抗干扰能力强，能够测量0-20g范围内的微力，同时研究了声表面波微力传感器的物理实现问题，能够进行初步的检测。（3）建立了微力传感器的线性回归数学模型，绘制频率与压力的拟合曲线。通过线性化该数学模型，利用矩阵法和最小二乘法求解，根据频率与压力的值求解拟合多项式，建立了微力传感器压力与频率差之间的线性关系，对微力传感器的应用具有一定的参考价值。（4）确定了器件设计中的关键问题。包括器件的版图设计、悬臂梁结构的处理、测量范围的确定，以及外围电路的设计及测试，并计算器件的相对误差。
二、158MHz GaAs声表面波固定延迟线的研制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、158MHz GaAs声表面波固定延迟线的研制（论文提纲范文）
（1）新型结构声表面波器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 声表面波的分类及研究背景 |
| 1.2 Love波器件的研究进展 |
| 1.2.1 不同导波/敏感材料Love波器件 |
| 1.2.2 新型结构Love波器件 |
| 1.3 论文内容安排 |
| 第二章 声表面波的基础理论 |
| 2.1 材料特性 |
| 2.1.1 压电单晶 |
| 2.1.2 压电薄膜 |
| 2.1.3 其它材料 |
| 2.2 压电效应与压电方程 |
| 2.3 各向异性介质中的声表面波 |
| 2.4 边界条件 |
| 2.5 基于COMSOL的有限元仿真 |
| 2.5.1 坐标变换 |
| 2.5.2 SAW器件的COMSOL仿真步骤 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于声子晶体的SAW器件的特性研究 |
| 3.1 SAW器件仿真模型及参数设定 |
| 3.2 PnCs/(110)ZnO/R-sapphire结构Love波器件的特性研究 |
| 3.2.1 时域特性分析 |
| 3.2.2 频域特性分析 |
| 3.3 Ni Pillars/(110)ZnO/R-sapphire结构1阶Love波器件的性能优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于声子晶体的SAW谐振器 |
| 4.1 传统声表面波谐振器 |
| 4.2 基于PnCs/(110)ZnO/R-sapphire结构的Love波谐振器 |
| 4.2.1 Love波的带隙特性 |
| 4.2.2 PnCs结构参数对Love波带隙宽度的影响 |
| 4.2.3 声子晶体禁带的验证 |
| 4.3 基于PnCs/(110)ZnO/R-sapphire结构Love波谐振器的设计 |
| 4.3.1 谐振器中心频率的选择 |
| 4.3.2 单端对谐振器的设计 |
| 4.3.3 单端对谐振器的性能优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于ZnO纳米棒的高质量灵敏度SAW传感器的研究 |
| 5.1 基于ST-90°X Quartz结构Love器件的仿真模型与参数设置 |
| 5.2 基于ST-90°X Quartz结构Love波器件的特性研究 |
| 5.2.1 SiO2/IDTs/ST-90°X Quartz结构Love波器件的性能 |
| 5.2.2 不同导波层/IDTs/ST-90°X Quartz结构Love波器件的性能 |
| 5.3 ZnO Nanorods/SiO_2/ST-90°X Quartz结构Love波器件的特性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 致谢 |
（2）行波模式声表面波角速率传感器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 第二章 SAW角速率传感器中的SAW陀螺效应 |
| 2.1 非压电介质SAW陀螺效应理论分析 |
| 2.2 压电介质SAW陀螺效应理论分析 |
| 2.2.1 压电效应与压电方程 |
| 2.2.2 旋转压电介质中的耦合波动方程 |
| 2.2.3 半无限旋转压电介质耦合波动方程的求解 |
| 2.2.4 两种常用压电介质中SAW的陀螺效应 |
| 2.3 叉指换能器中的SAW陀螺效应 |
| 2.3.1 三种常用的叉指换能器 |
| 2.3.2 叉指换能器中SAW陀螺效应的有限元法计算 |
| 2.3.3 改进的COM模型分析叉指换能器中的SAW陀螺效应 |
| 2.4 金属点阵中的SAW陀螺效应 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 SAW器件设计模型研究 |
| 3.1 SAW器件理论模型的发展 |
| 3.2 耦合模模型 |
| 3.3 有限元法提取耦合模参量 |
| 3.3.1 坐标变换与材料常数的处理 |
| 3.3.2 有限元法建模 |
| 3.3.3 COM参数提取过程 |
| 3.4 P矩阵模型 |
| 3.5 两端对声表面波器件模拟 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 行波模式SAW角速率传感器的优化设计 |
| 4.1 SAW角速率传感器系统结构设计 |
| 4.2 SAW振荡器的初步设计 |
| 4.2.1 非抽指结构延迟线 |
| 4.2.2 抽指结构延迟线 |
| 4.3 SAW延迟线型振荡器的频率稳定度 |
| 4.4 低损耗、高单向性叉指换能器的单元结构设计 |
| 4.4.1 EWC/SPUDT的设计 |
| 4.4.2 EWC/SPUDT单元结构优化 |
| 4.5 SAW振荡器的精确设计 |
| 4.6 行波结构SAW陀螺仪的电路设计 |
| 4.6.1 放大器 |
| 4.6.2 混频和滤波电路 |
| 4.6.3 频率采集模块 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 SAW角速率传感器的研制和性能测试 |
| 5.1 传感器系统研制 |
| 5.1.1 SAW延迟线器件的研制 |
| 5.1.2 SAW振荡器及采频模块的研制 |
| 5.2 SAW角速率传感器的实验测试系统 |
| 5.2.1 插入损耗的测试 |
| 5.2.2 陀螺效应的测试 |
| 5.3 三种常用结构SAW陀螺效应试验研究 |
| 5.4 优化的SPUDT单元结构插入损耗及单向性测试 |
| 5.5 有金属点阵结构的SAW陀螺仪陀螺效应测试 |
| 5.5.1 基于不同单元结构的SAW角速率传感器检测灵敏度分析 |
| 5.5.2 金属点阵对SAW角速率传感器检测灵敏度的影响分析 |
| 5.5.3 所研制的几种SAW角速率传感器的检测灵敏度对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）基于声表面波在非压电基板上推动油滴运动的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 课题的来源 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 声表面波国内研究现状 |
| 1.3.2 声表面波国外研究现状 |
| 1.4 课题研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 声表面波技术基础知识介绍 |
| 2.1 声表面波技术发展 |
| 2.1.1 声表面波技术简介 |
| 2.1.2 声表面波技术特点 |
| 2.1.3 声表面波的激励与传播 |
| 2.2 固体中的声表面波 |
| 2.2.1 瑞利波 |
| 2.2.2 斯东利波 |
| 2.2.3 乐甫波 |
| 2.2.4 兰姆波 |
| 2.3 声表面波器件概述 |
| 2.3.1 声表面波滤波器 |
| 2.3.2 声表面波谐振器 |
| 2.3.3 声表面波延迟线 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 声表面波驱动微流体的理论分析 |
| 3.1 声表面波微驱动器件的应用 |
| 3.1.1 微流体的加热 |
| 3.1.2 微粒/微流体的混合 |
| 3.1.3 微流体的喷射 |
| 3.1.4 微流体的雾化 |
| 3.1.5 微流体的驱动 |
| 3.2 固体上的浸润性 |
| 3.2.1 固体表面的浸润性及接触角 |
| 3.2.2 Young’s方程 |
| 3.2.3 Wenzel微流体浸润模型 |
| 3.2.4 Cassie-Baxter微流体浸润模型 |
| 3.3 兰姆波驱动微流体原理 |
| 3.3.1 压电陶瓷与薄板间的相互作用 |
| 3.3.2 压电陶瓷激发的调谐兰姆波 |
| 3.3.3 声表面波驱动微流体模型 |
| 3.4 兰姆波推动油滴理论模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 兰姆波在钢板上推动油滴运动的实验 |
| 4.1 引论 |
| 4.2 实验准备 |
| 4.2.1 实验的方案设计 |
| 4.2.2 实验的材料和装置 |
| 4.3 兰姆波推动油滴实验过程 |
| 4.3.1 实验过程 |
| 4.3.2 实验数据处理 |
| 4.4 兰姆波推动油滴位移实验结果与讨论 |
| 4.4.1 油滴运动位移与基板倾角的关系 |
| 4.4.2 油滴运动位移在平面上与激发电压的关系 |
| 4.4.3 油滴运动位移在斜面上与激发电压的关系 |
| 4.4.4 油滴运动位移与油滴体积的关系 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 不同基板表面油滴浸润性实验 |
| 5.1 引论与实验设计 |
| 5.2 实验装置介绍 |
| 5.3 实验过程与结果讨论 |
| 5.3.1 不同基板表面油滴接触角状态变化结果 |
| 5.3.2 不同水平基板上油滴接触角的变化实验对比 |
| 5.3.3 不同倾斜基板上油滴的前进角和后退角 |
| 5.3.4 水平、倾斜不同基板上油滴的铺展直径 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.1.1 研究成果 |
| 6.1.2 创新点理论 |
| 6.1.3 应用前景 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（4）层状磁电复合材料中声表面波的磁场调制作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 磁致频移型层状复合结构磁电传感器 |
| 1.3 本文的研究内容及组织结构 |
| 2 磁致频移型层状复合结构磁电器件的设计、制备与测试 |
| 2.1 ST-cut90°X石英单晶以及Al N压电薄膜的压电特性 |
| 2.2 FeCoSiB非晶磁性薄膜 |
| 2.3 薄膜及器件的测试分析方法 |
| 2.4 磁致频移器件结构的设计思路 |
| 2.5 器件的制备 |
| 2.6 频移器件的性能测试方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 ST-cut90°X石英单晶/FeCoSiB层状复合结构的频移特性 |
| 3.1 绝缘层厚度的影响 |
| 3.2 磁性层厚度的影响 |
| 3.3 Terfenol-D掺杂 |
| 3.4 低频AC磁场测试 |
| 3.5 方位角灵敏度测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 Al N压电薄膜/FeCoSiB层状复合结构的频移特性 |
| 4.1 AlN压电薄膜的制备 |
| 4.2 Al N薄膜的XRD测试 |
| 4.3 Al N薄膜的SEM、TEM、AFM以及纳米压痕测试 |
| 4.4 Al N压电薄膜/FeCoSiB多层复合结构频移效应的测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 Delta-E效应和SAW相互作用的研究与分析 |
| 5.1 电导峰的谱图 |
| 5.2 谐振频率、半峰宽、幅度和Q值 |
| 5.3 机电耦合系数和FOM |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读博士期间发表的论文 |
（5）声表面波痕量气体传感器敏感机理与特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 有机硫恶臭气体 |
| 1.1.2 典型爆炸物 |
| 1.1.3 化学战剂 |
| 1.2 痕量气体的基本物化性质 |
| 1.2.1 有机硫恶臭气体 |
| 1.2.2 典型爆炸物 |
| 1.2.3 典型化学战剂及模拟剂 |
| 1.3 痕量气体检测技术 |
| 1.3.1 环境恶臭气体痕量检测技术 |
| 1.3.2 硝基苯爆炸物气体痕量检测技术 |
| 1.3.3 化学战剂及模拟剂气体痕量检测技术 |
| 1.4 HBA聚合物气敏材料 |
| 1.4.1 HBA聚合物简介 |
| 1.4.2 HBA聚合物声表面波传感器应用 |
| 1.4.3 HBA聚合物其他传感器应用 |
| 1.5 本文的选题和主要研究工作 |
| 1.6 本论文的结构安排 |
| 第二章 敏感材料合成及声表面波传感器的制备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 HBA聚合物的合成及结构表征 |
| 2.2.1 聚合物LSFA的合成及结构表征 |
| 2.2.2 聚合物PLF的合成及结构表征 |
| 2.2.3 聚合物DKAP的合成及结构表征 |
| 2.3 SAW传感器敏感薄膜的制备 |
| 2.3.1 实验仪器设备 |
| 2.3.2 气体传感器专用SAW器件 |
| 2.3.3 气喷法制备敏感膜 |
| 2.4 SAW传感器气敏测试 |
| 2.4.1 多路混合静态配气与动态配气 |
| 2.4.2 基于渗透管的混合配气方法 |
| 2.4.3 SAW信号驱动电路和检测 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 HBA-SAW传感器对有机硫气体的气敏测试 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 LSFA-SAW传感器的测试 |
| 3.2.1 LSFA-SAW传感器气敏测试 |
| 3.2.2 LSFA-SAW传感器对四种有机硫恶臭气体响应的拟合 |
| 3.2.3 LSFA-SAW传感器选择性测试 |
| 3.3 PLF-SAW传感器的测试 |
| 3.3.1 PLF-SAW传感器气敏测试 |
| 3.3.2 PLF-SAW传感器对有机硫恶臭气体响应的拟合 |
| 3.3.3 PLF-SAW传感器对四种有机硫恶臭气体选择性 |
| 3.4 DKAP-SAW传感器的测试 |
| 3.4.1 DKAP-SAW传感器的气敏性能 |
| 3.4.2 DKAP-SAW传感器对四种有机硫恶臭气体响应的拟合 |
| 3.4.3 DKAP-SAW传感器选择性测试 |
| 3.5 初步机理分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 氢键酸性聚合物与有机硫相互作用的第一性原理计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 第一性原理计算的理论基础和计算方法 |
| 4.2.1 密度泛函理论(DFT) |
| 4.2.2 交换关联能 |
| 4.2.3 基于DFT的氢键理论计算 |
| 4.3 有机硫小分子的几何构型优化 |
| 4.4 LSFA吸附有机硫的模型计算分析 |
| 4.4.1 LSFA聚合物几何构型优化 |
| 4.4.2 吸附能计算结果和分析 |
| 4.4.3 分子静电势分析 |
| 4.4.4 前线分子轨道理论分析 |
| 4.5 PLF吸附有机硫的模型计算分析 |
| 4.5.1 PLF聚合物几何构型优化 |
| 4.5.2 吸附能计算结果和分析 |
| 4.5.3 分子静电势和前线分子轨道理论分析 |
| 4.6 DKAP吸附有机硫的模型计算分析 |
| 4.6.1 DKAP聚合物几何构型优化 |
| 4.6.2 吸附能计算结果和分析 |
| 4.6.3 分子静电势和前线分子轨道理论分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 HBA-SAW传感器对硝基苯爆炸物的检测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 HBA-SAW传感器对2,4-DNT的气敏响应特性 |
| 5.2.1 DKAP-SAW传感器对2,4-DNT的气敏响应特性 |
| 5.2.2 PLF-SAW传感器对2,4-DNT的气敏响应特性 |
| 5.2.3 HBA-SAW传感器对DMMP的气敏响应特性 |
| 5.2.4 HBA-SAW传感器对2,4-DNT的选择性 |
| 5.3 敏感机理分析 |
| 5.4 气敏特性比较 |
| 5.5 总结 |
| 第六章 HBA-SAW传感器对化学战剂及模拟剂敏感特性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 PLF-SAW传感器的测试 |
| 6.2.1 对神经毒剂模拟剂DMMP和真实毒剂沙林的响应 |
| 6.2.2 对芥子气模拟剂2-CEES,DCP和 HD的响应 |
| 6.2.3 对干扰气体的响应 |
| 6.2.4 敏感机理研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录一 可穿戴式纳米发电机在伤口愈合方面的应用 |
| 附录二 基于表面双电层扰动的纳米发电机辅助生物防污 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（6）高频高功率耐受性声表面波滤波器材料及器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 声表面波器件概述 |
| 1.1.1 声表面波器件兴起与发展 |
| 1.1.2 声表面波器件原理与特点 |
| 1.1.3 声表面谐振器和声表面波延迟线 |
| 1.2 声表面波滤波器 |
| 1.2.1 声表面波滤波器的市场前景 |
| 1.2.2 声表面波滤波器主要性能参数及分类 |
| 1.3 高频高功率耐受性声表面波材料研究现状 |
| 1.3.1 高频高功率耐受性声表面波滤波器研究现状 |
| 1.3.2 高频声表面波滤波器基片材料研究现状 |
| 1.3.3 高功率耐受性声表面器件电极材料研究现状 |
| 1.4 本文研究思路及主要内容 |
| 第2章 制备及表征方法 |
| 2.1 薄膜材料的制备 |
| 2.1.1 ZnO薄膜的制备 |
| 2.1.2 电极薄膜的制备 |
| 2.2 薄膜材料的表征 |
| 2.2.1 薄膜取向及织构表征 |
| 2.2.2 薄膜表面形貌与结构表征 |
| 2.2.3 薄膜截面微观结构表征 |
| 2.2.4 薄膜化学成分表征 |
| 2.3 声表面波器件的制备 |
| 2.3.1 叉指换能器图形制作 |
| 2.3.2 声表面波滤波器的封装 |
| 2.4 声表面波器件的测试与表征 |
| 2.4.1 叉指换能器形貌表征 |
| 2.4.2 电极材料抗电迁移性能测试 |
| 2.4.3 叉指横截面微观结构表征 |
| 2.4.4 器件散射参数测试 |
| 2.4.5 频率温度系数测试 |
| 2.4.6 功率耐受性测试 |
| 第3章 Ni过渡层对Al电极抗声迁移性能影响 |
| 3.1 Al/Ni电极薄膜的制备 |
| 3.2 不同厚度Ni过渡层上Al膜形貌及结构 |
| 3.2.1 不同厚度Ni过渡层上Al膜的XRD |
| 3.2.2 不同厚度Ni过渡层上Al膜的AFM |
| 3.3 强(111)Al膜形成机制 |
| 3.3.1 不同厚度Ni过渡层的RHEED衍射斑点 |
| 3.3.2 铝膜的微观结构 |
| 3.4 基于Al/Ni电极的1.5GHz声表面波滤波器功率耐受性 |
| 3.4.1 Al膜的抗电迁移性能 |
| 3.4.2 1.5GHz声表面波滤波器功率耐受性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 多层膜电极对声表面波滤波器功率耐受性的影响 |
| 4.1 叉指电极工作状态的有限元分析 |
| 4.1.1 叉指电极有限元模型 |
| 4.1.2 叉指电极工作时应力分布 |
| 4.1.3 叉指电极工作时弹性应变能分布 |
| 4.2 多层电极的制备 |
| 4.3 Al/Ti/Cu/Ti电极对2.1GHz声表面波滤波器功率耐受性的影响 |
| 4.3.1 Al/Ti/Cu/Ti电极的结构和滤波器频率响应 |
| 4.3.2 Al/Ti/Cu/Ti电极的抗电迁移寿命和滤波器的功率耐受性 |
| 4.3.3 Al/Ti/Cu/Ti多层膜的晶体质量和表面形貌 |
| 4.3.4 滤波器功率耐受性测试前后频率响应和电极形貌变化 |
| 4.3.5 Al/Ti/Cu/Ti电极功率耐受性测试前后微观结构和成分变化 |
| 4.4 Al/Cu/Ti电极对2.7GHz声表面波滤波器功率耐受性的影响 |
| 4.4.1 Al/Cu/Ti电极结构和滤波器频率响应 |
| 4.4.2 Al/Cu/Ti互联线电阻和滤波器功率耐受性 |
| 4.4.3 Al/Cu/Ti多层膜的晶体结构和织构 |
| 4.4.4 Al/Cu/Ti电极功率耐受性测试前后形貌变化 |
| 4.4.5 Al/Cu/Ti电极功率耐受性测试前后微观结构和成分变化 |
| 4.4.6 Al/Cu/Ti电极功率耐受性测试前后结构变化机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于ZnO/6H-SiC的高频声表面波器件 |
| 5.1 ZnO/6H-SiC复合基片上声表面波理论分析 |
| 5.1.1 压电耦合波动方程 |
| 5.1.2 转移矩阵和刚度矩阵 |
| 5.1.3 有效介电常数 |
| 5.1.4 基于ZnO/6H-SiC结构的Comsol有限元模拟 |
| 5.2 镀膜参数对ZnO织构、应力和表面形貌的影响 |
| 5.2.1 溅射气压对ZnO织构、应力和表面形貌的影响 |
| 5.2.2 O2/Ar流量比对ZnO织构、应力和表面形貌的影响 |
| 5.2.3 基片温度对ZnO织构、应力和表面形貌的影响 |
| 5.2.4 溅射功率对ZnO结构、应力、表面形貌和成分的影响 |
| 5.3 ZnO/6H-SiC复合基片上声表面波单端谐振器性能 |
| 5.3.1 单端谐振器结构与制备 |
| 5.3.2 声波模式和谐振电路分析 |
| 5.3.3 ZnO/6H-SiC复合基片的声速 |
| 5.3.4 ZnO/6H-SiC复合基片的机电耦合系数 |
| 5.3.5 ZnO/6H-SiC复合基片上单端谐振器的品质因子 |
| 5.3.6 ZnO/6H-SiC复合基片上单端谐振器的温度系数 |
| 5.4 基于ZnO/6H-SiC复合基片的高频滤波器 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）声表面波传感器及其在肺癌标志物与毒素快速检测中的应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 声波器件概述 |
| 1.2.1 石英晶体微天平(QCM) |
| 1.2.2 薄膜体声波谐振器(FBAR) |
| 1.2.3 瑞利波(Rayleigh Wave) |
| 1.2.4 水平剪切波(SH-SAW) |
| 1.2.5 表面横波(STW) |
| 1.2.6 乐甫波(Love Wave) |
| 1.2.7 水平剪切平板声波(SH-APM) |
| 1.2.8 柔性平板波(FPW) |
| 1.2.9 器件性能比较 |
| 1.3 乐甫型声表面波生物传感器研究现状与发展趋势 |
| 1.3.1 乐甫型声表面波生物传感器研究现状 |
| 1.3.2 乐甫型声表面波传感器的未来发展趋势 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 乐甫型声表面波传感器的研究 |
| 2.1 传感器基本结构 |
| 2.1.1 压电基底 |
| 2.1.2 叉指换能器(IDTs) |
| 2.1.3 波导层 |
| 2.1.4 敏感层 |
| 2.2 传感器建模分析 |
| 2.3 传感器尺寸参数确定 |
| 2.3.1 IDTs设计 |
| 2.3.2 波导层厚度 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 乐甫型声表面传感器和微流控芯片的设计加工 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 传感器设计加工 |
| 3.2.1 传感器结构和尺寸参数 |
| 3.2.2 传感器加工工艺 |
| 3.3 微流控芯片设计加工 |
| 3.4 传感器器件特性实验 |
| 3.4.1 幅值相位特性实验 |
| 3.4.2 质量敏感特性实验 |
| 3.4.3 微流控芯片性能实验 |
| 3.4.4 黏度特性实验 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 乐甫型声表面波传感器检测系统设计 |
| 4.1 系统整体设计 |
| 4.2 流路系统 |
| 4.3 传感器信号检测系统设计 |
| 4.4.1 基于网络分析仪的检测系统 |
| 4.4.2 基于集成电路的检测系统 |
| 4.4 仪器系统 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 基于乐甫型声表面波免疫传感器的肺癌标志物检测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 实验试剂和耗材 |
| 5.2.2 乐甫型声表面波传感器表面修饰 |
| 5.2.3 纳米金-检测抗体复合物的制备 |
| 5.2.4 CEA肿瘤蛋白免疫检测过程 |
| 5.3 结果与分析 |
| 5.3.1 纳米金颗粒表征 |
| 5.3.2 CEA实时检测结果分析 |
| 5.3.3 CEA检测特异性分析 |
| 5.3.4 实际呼出气体冷凝物样本的检测 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 基于乐甫型声表面波免疫传感器的毒素的检测 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.2.1 实验试剂和耗材 |
| 6.2.2 免疫传感器检测原理 |
| 6.2.3 制备OA-BSA修饰的传感器以及OA检测 |
| 6.2.4 OA-BSA修饰过程电化学表征 |
| 6.2.5 样品准备和毒素提取 |
| 6.3 结果与分析 |
| 6.3.1 OA-BSA固定过程表征 |
| 6.3.2 OA实时检测分析 |
| 6.3.3 传感器的特异性分析 |
| 6.3.4 实际加标样本的检测分析 |
| 6.3.5 OA免疫传感器的稳定性 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 基于乐甫型声表面波细胞传感器的毒素的检测 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验方法 |
| 7.2.1 毒素及试剂耗材 |
| 7.2.2 细胞培养 |
| 7.2.3 传感器用于HepG2细胞生长的监测 |
| 7.2.4 传感器用于OA的分析 |
| 7.2.5 毒素对细胞状态的影响 |
| 7.3 结果与分析 |
| 7.3.1 基于HepG2细胞的乐甫型声表面波传感器的构建与优化 |
| 7.3.2 传感器OA检测结果分析 |
| 7.3.3 传感器特异性分析 |
| 7.3.4 毒素对细胞状态影响结果 |
| 7.4 小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及科研成果 |
（8）双层结构声表面波湿度传感器实验研究及有限元仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 ZnO晶体结构 |
| 1.2 ZnO薄膜的压电性质 |
| 1.3 基于ZnO薄膜多层结构的声表面波器件 |
| 1.3.1 ZnO/Si或ZnO/SiO2/Si结构 |
| 1.3.2 ZnO/石英 |
| 1.3.3 ZnO/蓝宝石 |
| 1.4 声表面波传感器 |
| 1.5 湿度传感器 |
| 1.6 论文的主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 Love波湿度传感器的湿度响应及机理分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于(1120)ZnO/R-sapphire双层结构Love波传感器的制备 |
| 2.2.1 射频磁控溅射系统 |
| 2.2.2 射频磁控溅射法制备(1120)ZnO薄膜 |
| 2.2.3 Love波传感器的制备 |
| 2.3 Love波湿度传感器的湿度响应实验 |
| 2.3.1 湿度控制及测试系统 |
| 2.3.2 Love波湿度传感器湿度测试实验 |
| 2.4 Love波传感器湿度响应机理探究 |
| 2.4.1 固体表面对水分子物理吸附的微观形态研究 |
| 2.4.2 简述BET模型 |
| 2.4.3 BET理论拟合Love湿度传感器湿度响应实验数据 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 有限元法分析(1120)ZnO/R-sapphire双层结构中声表面波的传播特征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论分析及材料属性 |
| 3.3 模型中关于晶体切割的欧拉角坐标变换 |
| 3.4 (1120)ZnO/R-sapphir双层结构中传播的声表面波声学特性 |
| 3.5 (1120)ZnO/R-sapphir双层结构中传播的声表面波电学特性 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 有限元法仿真声表面波湿度传感器的响应特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型介绍 |
| 4.2.1 几何模型 |
| 4.2.2 物理模型 |
| 4.2.3 湿度传感器表面水分子层的物理参数 |
| 4.3 声表面波湿度传感器的频响分析 |
| 4.4 水分子层机械性质与电学性质对声表面波湿度传感器湿度响应的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 攻读硕士期间的工作成果 |
| 致谢 |
（9）基于声表面波器件的纱线张力传感器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景、意义及目的 |
| 1.2 课题研究现状 |
| 1.2.1 纱线张力传感器 |
| 1.2.2 声表面波技术 |
| 1.2.3 声表面波传感器 |
| 1.2.3.1 声表面波传感器工作原理及结构 |
| 1.2.3.2 声表面波传感器技术特点 |
| 1.2.3.3 声表面波传感器的发展 |
| 1.3 论文研究内容及章节安排 |
| 第二章 声表面波纱线张力传感器设计及原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声表面波延迟线式振荡器的设计 |
| 2.2.1 压电基片的选择 |
| 2.2.2 叉指换能器的设计 |
| 2.3 声表面波延迟线式振荡器的制作 |
| 2.3.1 基片制备 |
| 2.3.2 沉积金属膜 |
| 2.3.3 光刻 |
| 2.3.4 腐蚀金属膜 |
| 2.4 声表面波纱线张力传感器结构设计 |
| 2.5 声表面波纱线张力传感器的工作原理 |
| 2.5.1 传感器输入输出量之间线性回归数学模型的建立 |
| 2.5.2 传感器输入输出量之间线性回归数学模型的求解 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于有限元的声表面波纱线张力传感器灵敏度优化设计方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 声表面波纱线张力传感器灵敏度和基片应变率之间的线性回归数学模型 |
| 3.2.1 传感器灵敏度和基片应变率之间函数关系推导 |
| 3.2.2 传感器灵敏度和基片应变率之间线性回归数学模型的建立 |
| 3.2.3 传感器灵敏度和基片应变率之间线性回归数学模型的求解 |
| 3.3 声表面波纱线张力传感器基片应变率和尺寸之间的线性回归数学模型 |
| 3.3.1 传感器基片应变率和尺寸之间线性回归数学模型的建立 |
| 3.3.2 传感器基片应变率和尺寸之间线性回归数学模型的求解 |
| 3.4 声表面波纱线张力传感器测试及基片应变率求解 |
| 3.4.1 传感器的测试 |
| 3.4.2 基于有限元的传感器基片应变率求解 |
| 3.5 声表面波纱线张力传感器灵敏度优化设计方法 |
| 3.5.1 传感器灵敏度和基片应变率之间线性回归数学模型 |
| 3.5.2 传感器基片应变率和尺寸之间线性回归数学模型 |
| 3.5.3 传感器灵敏度优化设计方法 |
| 3.6 结果及讨论 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 叉指换能器放置位置对声表面波纱线张力传感器灵敏度影响问题的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 声表面波纱线张力传感器基片应力-应变特性 |
| 4.2.1 传感器基片应力-应变分布 |
| 4.2.2 基片应力-应变分布对传感器灵敏度的影响 |
| 4.3 传感器灵敏度和叉指换能器放置位置之间关系的推导 |
| 4.3.1 传感器灵敏度和叉指换能器放置位置之间线性回归数学模型的建立 |
| 4.3.2 传感器灵敏度和叉指换能器放置位置之间线性回归数学模型的求解 |
| 4.4 声表面波纱线张力传感器测试 |
| 4.5 结果及讨论 |
| 4.5.1 传感器的灵敏度 |
| 4.5.2 传感器灵敏度和叉指换能器放置位置之间线性回归数学模型 |
| 4.5.3 结论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 声表面波纱线张力传感器基片的等应变率结构研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 声表面波纱线张力传感器基片的应变率分布特性 |
| 5.2.1 传感器基片应变率的分布 |
| 5.2.2 基片沿 Z 轴应变率分布对叉指换能器应变位移矢量的影响 |
| 5.3 声表面波纱线张力传感器基片等应变率结构 |
| 5.3.1 传感器基片的应力-应变特性 |
| 5.3.2 传感器基片等应变率结构 |
| 5.3.3 传感器基片等应变率结构求解数学模型的建立 |
| 5.3.4 传感器基片等应变率结构数学模型的求解 |
| 5.4 声表面波纱线张力传感器测试 |
| 5.5 结果和讨论 |
| 5.5.1 结果 |
| 5.5.2 讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 有限元方法用于中空基片应力-应变的分析 |
| 6.3 有限元方法用于等应变率中空基片的研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间学术科研成果 |
| 发表论文 |
| 参与科研项目 |
| 所获奖励 |
| 附录 |
（10）声表面波微力传感器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 表格 |
| 插图 |
| 附录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 研究现状及发展 |
| 1.2.1 国内外声表面波技术 |
| 1.2.2 声表面波传感器 |
| 1.2.3 SAW 微力传感器 |
| 1.2.4 有限元分析法 |
| 1.3 研究内容及创新点 |
| 1.4 章节安排 |
| 第二章 声表面波微力传感器弹性力学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声表面波的分类及压电效应原理 |
| 2.2.1 瑞利波 |
| 2.2.2 剪切水平波 |
| 2.2.3 勒夫波 |
| 2.2.4 压电效应 |
| 2.3 弹性波的波动方程推导 |
| 2.4 各向同性及异性介质中弹性表面波的求解 |
| 2.4.1 各向同性介质中弹性表面波的求解 |
| 2.4.2 各向异性介质中弹性表面波的求解 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 基于有限元分析的声表面波微力传感器理论建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 弹性力学中的薄板问题 |
| 3.2.1 薄板问题的基本假设 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.2.3 弹性力学的解析方法 |
| 3.3 有限元分析的推导 |
| 3.3.1 薄板的单元划分 |
| 3.3.2 三角形及矩形单元划分及求解 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 SAW 微力传感器设计中的关键问题 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SAW 基片受力形式 |
| 4.3 SAW 基片尺寸以及材料选择 |
| 4.4 IDT 的设计原理 |
| 4.4.1 加权 IDT |
| 4.4.2 Morlet 小波函数 |
| 4.4.3 IDT 材料 |
| 4.5 IDT 的设计 |
| 4.5.1 计算叉指宽 |
| 4.5.2 计算最大孔径 |
| 4.5.3 绘制输入输出端 |
| 4.6 压电基片的 FEM 仿真 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 SAW 微力传感器的制备及表征 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SAW 器件的制备工艺 |
| 5.2.1 前期衬底预处理 |
| 5.2.2 金属 IDT 的制作 |
| 5.3 SAW 器件的后续工序 |
| 5.4 SAW 器件的波形失真及参数测试 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 声表面波微力传感器测试及数据分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基片及其数据测试 |
| 6.2.1 设计并制作的 SAW 微力传感器 |
| 6.2.2 对 SAW 微力传感器的测试 |
| 6.3 模型的建立 |
| 6.3.1 最小二乘法 |
| 6.3.2 模型的求解分析 |
| 6.3.3 运用 MATLAB 求解模型 |
| 6.4 求解模型过程 |
| 6.4.1 选择拟合次数 |
| 6.4.2 MATLAB Polyfit 函数编程 |
| 6.4.3 MATLAB 矩阵编程 |
| 6.4.4 结果分析 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 SAW 微力传感器的外围电路设计 |
| 7.1 SAW 微力传感器检测电路原理及分析 |
| 7.1.1 检测电路原理 |
| 7.1.2 检测手段及电路方案选取 |
| 7.2 声表面波振荡电路 |
| 7.2.1 振荡电路的基本原理 |
| 7.2.2 振荡条件 |
| 7.2.3 反馈型自激振荡的工作原理 |
| 7.2.4 LC 选频回路 |
| 7.3 SAW 微力传感器的电路设计 |
| 7.3.1 SAW 振荡电路设计 |
| 7.3.2 器件的选用 |
| 7.3.3 SAW 微力传感器外围电路的测试分析 |
| 7.4 小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间研究成果 |
| （1）期刊论文 |
| （2）申请专利 |
| （3）参与项目 |
四、158MHz GaAs声表面波固定延迟线的研制（论文参考文献）
- [1]新型结构声表面波器件研究[D]. 刘小庆. 南京邮电大学, 2020(02)
- [2]行波模式声表面波角速率传感器的研究[D]. 孙雪平. 西安电子科技大学, 2019(07)
- [3]基于声表面波在非压电基板上推动油滴运动的实验研究[D]. 田昱鑫. 上海工程技术大学, 2020(04)
- [4]层状磁电复合材料中声表面波的磁场调制作用研究[D]. 刘项力. 华中科技大学, 2019(01)
- [5]声表面波痕量气体传感器敏感机理与特性研究[D]. 龙吟. 电子科技大学, 2019(01)
- [6]高频高功率耐受性声表面波滤波器材料及器件研究[D]. 李起. 清华大学, 2018(06)
- [7]声表面波传感器及其在肺癌标志物与毒素快速检测中的应用研究[D]. 张希. 浙江大学, 2017(08)
- [8]双层结构声表面波湿度传感器实验研究及有限元仿真[D]. 兰晓东. 南京大学, 2016(10)
- [9]基于声表面波器件的纱线张力传感器的研究[D]. 雷冰冰. 东华大学, 2015(11)
- [10]声表面波微力传感器的研究[D]. 李媛媛. 东华大学, 2014(11)