諧振型無源無線SAW壓力傳感器結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、在傳感器應(yīng)用的許多特殊場合，如不宜連線和更換電池的環(huán)境，必須采用無源無線的傳感方式進行測量。作為一種新型傳感器，無源無線聲表面波傳感器具有獨特的優(yōu)勢，可用于密閉、快速移動物體的非接觸測量，并且還可用于易燃、易爆、強電磁干擾和低溫等環(huán)境。因此，研究無源無線聲表面波傳感器在學術(shù)和工程應(yīng)用上都具有十分重要的意義。 本文介紹了聲表面波技術(shù)的發(fā)展歷史和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，闡述了無源無線聲表面波傳感器的分類、特點和敏感機理，分析了諧振型無源無線

2、聲表面波傳感器儀器系統(tǒng)的物理構(gòu)成和測量原理。 本文選用單端口聲表面波諧振器作為敏感元件，分析了其壓力敏感機理。通過對常用支撐結(jié)構(gòu)的力學分析與性能對比，選用簡支梁作為壓力傳感器敏感變形機構(gòu)。根據(jù)彈性力學原理，分析了簡支梁的最大可承受載荷及上下表面的應(yīng)變分布。在簡支梁上下表面的最大應(yīng)變區(qū)域，相對中心對稱放置兩個相同特性的聲表面波諧振器，構(gòu)成的差動式測量結(jié)構(gòu)，具有較高的壓力靈敏度，能有效進行溫度補償。 本文提出了傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計

3、方案，設(shè)計了壓力傳遞機構(gòu)和校準機構(gòu)，確定了敏感基片尺寸，討論了器件制作、封裝和引線等。 本文用有限元分析軟件ANSYS對傳感器敏感基片的受力應(yīng)變進行了模擬仿真；對無源無線聲表面波傳感器和儀器系統(tǒng)進行了實驗測試。并將理論計算值、仿真結(jié)果、實驗結(jié)果進行了對比，分析結(jié)果表明：實驗結(jié)果與理論計算值、仿真結(jié)果吻合。 測試結(jié)果表明：本文采用簡支梁式結(jié)構(gòu)設(shè)計的無源無線聲表面波壓力傳感器能實現(xiàn)較高的量程，其值為0～0.6MPa；差動式測