本文關鍵詞：串聯(lián)式壓電傳感器的性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：串聯(lián)式壓電傳感器具有壓電傳感器頻帶寬、靈敏度高、結構簡單、信噪比高、價格便宜、可以實時在線檢測等優(yōu)點,在分析測試中得到廣泛應用。但現(xiàn)有串聯(lián)式壓電傳感器對電導的響應有一缺陷,即只有在低電導率(接近0.01S/m)的條件下,響應靈敏度才高,隨著電導率的增加,其靈敏度變差(大于0.1S/m時,頻移基本沒變化),這一弊端限制了串聯(lián)式壓電傳感器在高電導率條件下(如血培養(yǎng)中)的發(fā)展與應用。因此探索影響壓電傳感器響應性能的因素,提高串聯(lián)式壓電傳感器在高電導率條件下的靈敏度,具有十分重要的意義。電極形狀的的變化以及電極表面的變化會對電極間的電參數(shù)產生影響,從而影響串聯(lián)式壓電傳感器的性能。本文研究了電導電極形狀以及叉指金電極表面的改變對串聯(lián)式壓電傳感器的影響,以期能夠擴大串聯(lián)式壓電傳感器的靈敏區(qū)間范圍,為串聯(lián)式壓電傳感器的進一步應用提供理論依據(jù)。論文主要的研究工作如下：1研究了串聯(lián)有不同形狀電導電極的串聯(lián)式壓電傳感器的諧振頻率ΔFS-電導率(以氯化鉀溶液濃度表示)響應曲線,得出了電導電極形狀的變化與串聯(lián)式壓電傳感器響應靈敏區(qū)間范圍之間的聯(lián)系。利用COMSOL Multiphysics多物理場仿真軟件,仿真模擬計算了不同形狀的電導電極間的靜電場分布。利用提出的等效電路模型推導了電場強度與諧振頻率間的關系,從而成功的說明了因電極形狀的變化引起的電極間電場強度的改變是導致壓電傳感器響應靈敏區(qū)間范圍移動的原因。2研究了在叉指金電極表面修飾具有生物相容性的納米材料(納米金、碳納米管、石墨烯)后對壓電傳感器諧振頻率ΔFS-電導率(以氯化鉀溶液濃度表示)響應曲線的影響。利用COMSOL Multiphysics多物理場仿真模擬軟件,模擬計算了叉指金電極表面修飾納米材料后電場強度的變化。利用提出的等效電路模型推導了叉指電極修飾納米材料后對壓電傳感器靈敏區(qū)間范圍的影響。3研究了在叉指金電極表面修飾導電高分子材料后對壓電傳感器諧振頻率ΔFS-電導率(以氯化鉀溶液濃度表示)響應曲線的影響。利用COMSOL Multiphysics多物理場仿真模擬軟件,模擬計算了叉指金電極表面修飾導電高分子材料后電場強度的變化。利用提出的等效電路模型推導了叉指電極修飾導電高分子材料后對壓電傳感器靈敏區(qū)間范圍的影響。
【關鍵詞】：串聯(lián)式壓電傳感器 電場強度 多物理場仿真軟件 響應性能 納米材料 導電高分子
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O657.1;TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 傳感器概述10-12
• 1.2 壓電傳感器12-18
• 1.2.1 壓電傳感器的發(fā)展12-13
• 1.2.2 質量型響應傳感器-石英晶體微天平13-15
• 1.2.3 串聯(lián)式壓電傳感器15-17
• 1.2.3.1 串聯(lián)式壓電傳感器響應原理15-17
• 1.2.4 串聯(lián)式壓電傳感器的應用17-18
• 1.3 多物理場仿真軟件18
• 1.4 論文研究背景與構思18-20
• 第2章 電導電極形狀對串聯(lián)式壓電傳感器的性能研究和多物理場仿真20-36
• 2.1 引言20-21
• 2.2 實驗部分21-23
• 2.2.1 實驗試劑與儀器21
• 2.2.2 諧振頻移ΔF_S-電導率響應曲線的測量21-22
• 2.2.3 不同形狀電極對電極間電場分布的仿真模擬22-23
• 2.3 結果與討論23-35
• 2.3.1 電導電極形狀對壓電傳感器性能的研究23-25
• 2.3.1.1 電極長度對ΔF_S-電導率響應曲線靈敏區(qū)間的影響23-24
• 2.3.1.2 電極直徑對ΔF_S-電導率響應曲線靈敏區(qū)間的影響24
• 2.3.1.3 電極間距對ΔF_S-電導率響應曲線靈敏區(qū)間的影響24-25
• 2.3.2 電導電極尺寸變化對電導響應靈敏范圍影響的電場仿真計算25-32
• 2.3.2.1 圓盤電極間距離變化對電極間強度影響的電場仿真模擬25-27
• 2.3.2.2 圓盤電極直徑變化對電極間場強度影響的電場仿真模擬27-30
• 2.3.2.3 圓柱電極長度變化對電極間場強度影響的電場仿真模擬30-32
• 2.3.3 電極形狀對ΔF_S-電導率響應理論探討32-35
• 2.4 小結35-36
• 第3章 納米材料修飾叉指電極對壓電傳感器響應性能研究和多物理場仿真36-47
• 3.1 前言36-37
• 3.2 實驗部分37-39
• 3.2.1 實驗試劑與儀器37-38
• 3.2.2 叉指金電極的前處理38
• 3.2.3 叉指金電極修飾納米材料38-39
• 3.2.3.1 溶液的配制38
• 3.2.3.2 碳納米管、納米金、巰基石墨烯修飾叉指金電極38-39
• 3.3 結果與討論39-46
• 3.3.1. 叉指金電極修飾納米材料的阻抗表征39-41
• 3.3.2 叉指金電極修飾納米材料對ΔF_S-電導率響應性能研究41-42
• 3.3.3 叉指金電極修飾納米材料對電極間場強影響的電場仿真模擬42-45
• 3.3.4 叉指金電極修飾納米材料對ΔF_S-電導率響應理論探討45-46
• 3.4 小結46-47
• 第4章 高分子材料修飾叉指電極對壓電傳感器響應性能研究和多物理場仿真47-54
• 4.1 前言47
• 4.2 實驗部分47-48
• 4.2.1 實驗試劑與儀器47-48
• 4.2.2 叉指金電極修飾導電高分子膜48
• 4.3 結果與討論48-53
• 4.3.1. 導電高分子膜修飾叉指金電極阻抗表征48-49
• 4.3.2 導電高分子膜修飾叉指金電極對ΔF_S-電導率響應性能研究49-50
• 4.3.3 導電高分子膜修飾叉指金電極對電極間場強影響的仿真模擬50-51
• 4.3.4 導電高分子膜修飾叉指金電極對ΔF_S-電導率響應理論探討51-53
• 4.4 小結53-54
• 結論54-55
• 參考文獻55-62
• 致謝62

  本文關鍵詞：串聯(lián)式壓電傳感器的性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：277389