【摘要】：石英晶體微天平(QCM)一直是生物化學(xué)傳感器研究的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。隨著傳感器高精度、微型化、同時(shí)測(cè)量等發(fā)展趨勢(shì),石英晶體微天平陣列(MQCM)應(yīng)運(yùn)而生。長(zhǎng)久以來(lái),QCM的激勵(lì)方式都是厚度場(chǎng)激勵(lì),是一種純質(zhì)量效應(yīng)的傳感器。此類傳感器對(duì)小分子量生物化學(xué)物質(zhì)的檢測(cè)靈敏度不高,且無(wú)法感知被測(cè)物的電學(xué)特性。而基于橫向場(chǎng)激勵(lì)的傳感器的電特性靈敏度高,且更容易陣列化和微型化,在生物傳感器領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。本文以陣列式橫向場(chǎng)激勵(lì)壓電體聲波器件作為研究對(duì)象,利用Mindlin一階板理論和三維有限元方法,對(duì)其進(jìn)行高頻振動(dòng)分析,主要研究?jī)?nèi)容包括:通過(guò)自由振動(dòng)分析分別得出電極區(qū)和非電極區(qū)的色散關(guān)系,進(jìn)而求出頻譜關(guān)系,以此來(lái)確定晶體板的尺寸;對(duì)雙諧振元的橫向場(chǎng)激勵(lì)陣列器件進(jìn)行受迫振動(dòng)分析,得到動(dòng)態(tài)電容圖,對(duì)圖中諧振峰進(jìn)行模態(tài)耦合分析,從而確定符合能陷特性的諧振頻率;理論分析諧振元各參數(shù),如電極質(zhì)量比R、電極寬度b、單對(duì)電極間距d對(duì)器件能陷特性和振動(dòng)位移影響,以及LFE-B諧振元各參數(shù),如LFE-B電極質(zhì)量比_2R、LFE-B電極寬度_2b和LFE-B電極間距d_2對(duì)LFE-A振動(dòng)特性的影響;最后,分別用有限元方法和理論方法研究了器件各參數(shù),如兩單元電極寬度_1b和_2b、兩單元單對(duì)電極間距_1d和d_2對(duì)LFE-A頻率位移和頻率干涉的影響,并對(duì)比驗(yàn)證結(jié)果。本文的研究意義在于:初次給出了陣列式橫向場(chǎng)激勵(lì)的石英晶體器件的理論研究方法,可以為橫向場(chǎng)激勵(lì)陣列器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。
【圖文】：

石英晶體板示意圖

單對(duì)電極橫向場(chǎng)激勵(lì)石英晶體諧振器結(jié)構(gòu)示意圖
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP212;TN65

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本文編號(hào)：2655178