電磁無線激勵(lì)的QCM聲學(xué)傳感器研究.pdf

1、石英晶體微天平作為一種高精度的聲學(xué)傳感器，以石英晶體作為換能元件，通過將石英晶體表面微小質(zhì)量變化轉(zhuǎn)化為頻率變化實(shí)現(xiàn)納克級質(zhì)量檢測，具備檢測精度高、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。本文從石英晶振的理論分析、檢測裝置、實(shí)驗(yàn)方法方面著手，使用電磁場無線激勵(lì)與信號接收的方式，結(jié)合表面聚合物敏感膜材料實(shí)現(xiàn)對溶液pH值和葡萄糖濃度非接觸式的檢測。
　　在實(shí)驗(yàn)室自制的液相環(huán)境檢測微腔的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套無線QCM檢測系統(tǒng)，通過環(huán)形鐵磁線圈產(chǎn)生激勵(lì)電磁

2、場并接收石英晶振的衰減信號。分別在氣相環(huán)境和液相環(huán)境下驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)平臺的有效性。通過光聚合的方法在石英晶振表面結(jié)合甲基丙烯酸羥乙酯聚合物敏感膜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著緩沖液pH值的增加，敏感膜材料吸水膨脹，導(dǎo)致石英晶振諧振頻率下降，其響應(yīng)曲線呈s形，在pH為5.0～6.0范圍內(nèi)傳感器的響應(yīng)最敏感，其靈敏度為669Hz/pH，可以實(shí)現(xiàn)mpH數(shù)量級的測量。當(dāng)緩沖液的pH值由大變小時(shí)，敏感膜由于自身彈性的影響縮水變小，傳感器的輸出回復(fù)到初始值，表現(xiàn)