聲表面波(surface acoustic wave,SAW)應(yīng)變傳感器具有無線無源、靈敏度高、易于批量制造等優(yōu)點,在民用航空業(yè)、熱電能產(chǎn)業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,從而得到了廣泛的研究。SAW諧振器作為應(yīng)變傳感器時,由于SAW諧振器對溫度的響應(yīng)非常靈敏,當(dāng)SAW應(yīng)變傳感器應(yīng)用于高溫環(huán)境中,其輸出信號將會受到溫度的顯著影響,應(yīng)變輸出信號會偏離準(zhǔn)確值,這樣就限制了SAW應(yīng)變傳感器的高溫應(yīng)用,只有從測試到的信號中將應(yīng)變信號準(zhǔn)確提取出來,SAW應(yīng)變傳感器測試結(jié)果才是真實可信的。針對該問題,本文對基于硅酸鎵鑭(langasite,LGS)壓電襯底的SAW應(yīng)變傳感器的溫度和應(yīng)變耦合效應(yīng)開展了研究。本文首先在切向為(0o,138.5o,ψ)的LGS單晶壓電基底材料上制備了8種ψ角的LGS SAW單端口諧振器,研究了不同切向LGS的頻率-溫度和頻率-應(yīng)變特性。測試結(jié)果表明,不同切向的SAW諧振器頻率-溫度曲線均呈現(xiàn)二次函數(shù)關(guān)系�；�(0o,138.5o,26.6o)切向的LGS SAW諧振器一階和二階溫度系數(shù)最接近于0,基于(0o,138.5o,86.6o)切向的LGS SAW諧振器一階和...

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 LGS材料特性研究現(xiàn)狀
        1.2.2 SAW傳感器的溫度補償研究現(xiàn)狀
        1.2.3 基于差分結(jié)構(gòu)的解耦研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的選題依據(jù)
    1.4 本論文的研究內(nèi)容
第二章 理論基礎(chǔ)和實驗方法
    2.1 SAW和 BAW模式
    2.2 SAW器件
        2.2.1 基本結(jié)構(gòu)和工作原理
        2.2.2 SAW諧振器
    2.3 SAW諧振器的有限元仿真方法
    2.4 SAW諧振器的制備方法
        2.4.1 SAW諧振器的基本制備方法
        2.4.2 SiO₂薄膜的制備方法
    2.5 SAW諧振器的測試方法與性能表征
        2.5.1 微觀結(jié)構(gòu)測試方法
        2.5.2 SAW諧振器的性能表征
        2.5.3 SAW諧振器的測試方法
        2.5.4 應(yīng)變特性測試
    2.6 本章小結(jié)
第三章 LGS SAW諧振器溫度和應(yīng)變特性研究
    3.1 SAW諧振器的設(shè)計與制備
    3.2 LGS SAW諧振器的溫度特性測試與分析
        3.2.1 SAW諧振器的室溫特性
        3.2.2 SAW諧振器的溫度特性測試與分析
    3.3 基于LGS襯底的溫度傳感器設(shè)計與制備
        3.3.1 SAW傳感器的理論設(shè)計
        3.3.2 溫度傳感器的制備及測試
        3.3.3 溫度傳感器的測試結(jié)果與分析
    3.4 LGS SAW諧振器的應(yīng)變特性測試與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 SiO₂/LGS SAW諧振器溫度和應(yīng)變特性研究
    4.1 SAW諧振器的設(shè)計與制備
    4.2 SiO₂/LGS SAW諧振器的溫度特性測試與分析
        4.2.1 SiO₂/LGS SAW諧振器的室溫測試與分析
        4.2.2 SiO₂/LGS SAW諧振器的溫度特性測試與分析
    4.3 SiO₂ 薄膜對LGS SAW諧振器Q因子和K2的影響
        4.3.1 SiO₂ 薄膜對LGS SAW諧振器Q因子的影響
        4.3.2 SiO₂ 薄膜對LGS SAW諧振器K2的影響
    4.4 SiO₂ 薄膜對LGS SAW諧振器應(yīng)變特性的影響研究
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于差分結(jié)構(gòu)的SAW應(yīng)變傳感器研究
    5.1 實驗樣品設(shè)計與制備
    5.2 基于兩個SAW諧振器的應(yīng)變傳感器研究
        5.2.1 SAW-2的高溫應(yīng)變特性
        5.2.2 基于兩個SAW諧振器的溫度應(yīng)變解耦方法
    5.3 基于三個SAW諧振器的應(yīng)變傳感器研究
        5.3.1 SAW-3的高溫應(yīng)變特性
        5.3.2 基于三個SAW諧振器的溫度應(yīng)變解耦方法
        5.3.3 基于三個SAW諧振器的應(yīng)變傳感器實驗驗證
    5.4 本章小結(jié)
第六章 雙模SAW應(yīng)變傳感器研究
    6.1 BAW模式的測試與仿真
        6.1.1 BAW模式的測試結(jié)果
        6.1.2 BAW模式的仿真結(jié)果
    6.2 BAW模式的高溫應(yīng)變測試研究
        6.2.1 BAW模式的頻率-溫度測試研究
        6.2.2 BAW模式的高溫應(yīng)變測試研究
    6.3 基于雙模的溫度應(yīng)變解耦方法
    6.4 基于雙模的溫度應(yīng)變解耦實驗驗證
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論
    7.1 總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 下一步研究工作
致謝
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果



本文編號：3836988