本文關(guān)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信噪比高、價(jià)格便宜、可以實(shí)時(shí)在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn),在分析測(cè)試中得到廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)有串聯(lián)式壓電傳感器對(duì)電導(dǎo)的響應(yīng)有一缺陷,即只有在低電導(dǎo)率(接近0.01S/m)的條件下,響應(yīng)靈敏度才高,隨著電導(dǎo)率的增加,其靈敏度變差(大于0.1S/m時(shí),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(dǎo)率條件下(如血培養(yǎng)中)的發(fā)展與應(yīng)用。因此探索影響壓電傳感器響應(yīng)性能的因素,提高串聯(lián)式壓電傳感器在高電導(dǎo)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(huì)對(duì)電極間的電參數(shù)產(chǎn)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(dǎo)電極形狀以及叉指金電極表面的改變對(duì)串聯(lián)式壓電傳感器的影響,以期能夠擴(kuò)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(jìn)一步應(yīng)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(dǎo)電極的串聯(lián)式壓電傳感器的諧振頻率ΔFS-電導(dǎo)率(以氯化鉀溶液濃度表示)響應(yīng)曲線,得出了電導(dǎo)電極形狀的變化與串聯(lián)式壓電傳感器響應(yīng)靈敏區(qū)間范圍之間的聯(lián)系。利用COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)仿真軟件,仿真模擬計(jì)算了不同形狀的電導(dǎo)電極間的靜電場(chǎng)分布。利用提出的等效電路模型推導(dǎo)了電場(chǎng)強(qiáng)度與諧振頻率間的關(guān)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(chǎng)強(qiáng)度的改變是導(dǎo)致壓電傳感器響應(yīng)靈敏區(qū)間范圍移動(dòng)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(duì)壓電傳感器諧振頻率ΔFS-電導(dǎo)率(以氯化鉀溶液濃度表示)響應(yīng)曲線的影響。利用COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)仿真模擬軟件,模擬計(jì)算了叉指金電極表面修飾納米材料后電場(chǎng)強(qiáng)度的變化。利用提出的等效電路模型推導(dǎo)了叉指電極修飾納米材料后對(duì)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(dǎo)電高分子材料后對(duì)壓電傳感器諧振頻率ΔFS-電導(dǎo)率(以氯化鉀溶液濃度表示)響應(yīng)曲線的影響。利用COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)仿真模擬軟件,模擬計(jì)算了叉指金電極表面修飾導(dǎo)電高分子材料后電場(chǎng)強(qiáng)度的變化。利用提出的等效電路模型推導(dǎo)了叉指電極修飾導(dǎo)電高分子材料后對(duì)壓電傳感器靈敏區(qū)間范圍的影響。
【關(guān)鍵詞】：串聯(lián)式壓電傳感器 電場(chǎng)強(qiáng)度 多物理場(chǎng)仿真軟件 響應(yīng)性能 納米材料 導(dǎo)電高分子
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(zhì)量型響應(yīng)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(yīng)原理15-17
• 1.2.4 串聯(lián)式壓電傳感器的應(yīng)用17-18
• 1.3 多物理場(chǎng)仿真軟件18
• 1.4 論文研究背景與構(gòu)思18-20
• 第2章 電導(dǎo)電極形狀對(duì)串聯(lián)式壓電傳感器的性能研究和多物理場(chǎng)仿真20-36
• 2.1 引言20-21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分21-23
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器21
• 2.2.2 諧振頻移ΔF_S-電導(dǎo)率響應(yīng)曲線的測(cè)量21-22
• 2.2.3 不同形狀電極對(duì)電極間電場(chǎng)分布的仿真模擬22-23
• 2.3 結(jié)果與討論23-35
• 2.3.1 電導(dǎo)電極形狀對(duì)壓電傳感器性能的研究23-25
• 2.3.1.1 電極長(zhǎng)度對(duì)ΔF_S-電導(dǎo)率響應(yīng)曲線靈敏區(qū)間的影響23-24
• 2.3.1.2 電極直徑對(duì)ΔF_S-電導(dǎo)率響應(yīng)曲線靈敏區(qū)間的影響24
• 2.3.1.3 電極間距對(duì)ΔF_S-電導(dǎo)率響應(yīng)曲線靈敏區(qū)間的影響24-25
• 2.3.2 電導(dǎo)電極尺寸變化對(duì)電導(dǎo)響應(yīng)靈敏范圍影響的電場(chǎng)仿真計(jì)算25-32
• 2.3.2.1 圓盤電極間距離變化對(duì)電極間強(qiáng)度影響的電場(chǎng)仿真模擬25-27
• 2.3.2.2 圓盤電極直徑變化對(duì)電極間場(chǎng)強(qiáng)度影響的電場(chǎng)仿真模擬27-30
• 2.3.2.3 圓柱電極長(zhǎng)度變化對(duì)電極間場(chǎng)強(qiáng)度影響的電場(chǎng)仿真模擬30-32
• 2.3.3 電極形狀對(duì)ΔF_S-電導(dǎo)率響應(yīng)理論探討32-35
• 2.4 小結(jié)35-36
• 第3章 納米材料修飾叉指電極對(duì)壓電傳感器響應(yīng)性能研究和多物理場(chǎng)仿真36-47
• 3.1 前言36-37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分37-39
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)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(jié)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(duì)ΔF_S-電導(dǎo)率響應(yīng)性能研究41-42
• 3.3.3 叉指金電極修飾納米材料對(duì)電極間場(chǎng)強(qiáng)影響的電場(chǎng)仿真模擬42-45
• 3.3.4 叉指金電極修飾納米材料對(duì)ΔF_S-電導(dǎo)率響應(yīng)理論探討45-46
• 3.4 小結(jié)46-47
• 第4章 高分子材料修飾叉指電極對(duì)壓電傳感器響應(yīng)性能研究和多物理場(chǎng)仿真47-54
• 4.1 前言47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器47-48
• 4.2.2 叉指金電極修飾導(dǎo)電高分子膜48
• 4.3 結(jié)果與討論48-53
• 4.3.1. 導(dǎo)電高分子膜修飾叉指金電極阻抗表征48-49
• 4.3.2 導(dǎo)電高分子膜修飾叉指金電極對(duì)ΔF_S-電導(dǎo)率響應(yīng)性能研究49-50
• 4.3.3 導(dǎo)電高分子膜修飾叉指金電極對(duì)電極間場(chǎng)強(qiáng)影響的仿真模擬50-51
• 4.3.4 導(dǎo)電高分子膜修飾叉指金電極對(duì)ΔF_S-電導(dǎo)率響應(yīng)理論探討51-53
• 4.4 小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-62
• 致謝62

  本文關(guān)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(hào)：277389