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一种声表面波NH_(3)传感器的研制及性能优化
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作者 许峥 范理 +2 位作者 徐晓东 程利平 张淑仪 《南京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期47-57,共11页
氨气(NH_(3))是人类生活与化工生产中最常见的气体之一.高浓度的NH_(3)对人体与环境会产生危害,需要开发高灵敏度的NH_(3)传感器对痕量的NH_(3)进行检测,因此,提出了一种用于室温下检测痕量NH_(3)的声表面波传感器.该传感器是在128°... 氨气(NH_(3))是人类生活与化工生产中最常见的气体之一.高浓度的NH_(3)对人体与环境会产生危害,需要开发高灵敏度的NH_(3)传感器对痕量的NH_(3)进行检测,因此,提出了一种用于室温下检测痕量NH_(3)的声表面波传感器.该传感器是在128°YX⁃LiNbO_(3)压电基底上生长一层还原氧化石墨烯(Reduced Graphere Oxide,RGO)敏感层,并通过真空溅射的方法在敏感层上镀一层铂(Pt)来进一步增强传感器的传感能力.实验表明,该传感器具有高灵敏度,在室温下对浓度为50 ppm的NH_(3)能获得8.68 kHz的频率偏移.此外,研究了湿度与背景气对传感器性能的影响,实验结果表明,较高的湿度有利于提高传感器灵敏度,并且传感器在氩气背景气中的灵敏度稍高于在空气背景气中的灵敏度.该传感器的响应与NH_(3)浓度呈线性关系,并且具有良好的可重复性与稳定性. 展开更多
关键词 表面波传感器 石墨烯 NH_(3)传感器
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基于氧化石墨烯的高灵敏DMMP声表面波传感器
2
作者 张颖 金晶 +4 位作者 杨世林 张嵩 胡文韬 阮林萍 蔡建兵 《压电与声光》 北大核心 2025年第2期246-250,共5页
以沙林的模拟物甲基磷酸二甲酯(DMMP)为检测对象,开发了一种基于氧化石墨烯(GO)的声表面波(SAW)DMMP气体传感器。该传感器利用半导体平面工艺在石英基底上沉积金属铝换能器,形成延迟线结构,并通过滴涂法在声传播路径上沉积GO气敏薄膜。... 以沙林的模拟物甲基磷酸二甲酯(DMMP)为检测对象,开发了一种基于氧化石墨烯(GO)的声表面波(SAW)DMMP气体传感器。该传感器利用半导体平面工艺在石英基底上沉积金属铝换能器,形成延迟线结构,并通过滴涂法在声传播路径上沉积GO气敏薄膜。在室温条件下,该SAW传感器在1 ppm至40 ppm的DMMP浓度范围内展现出高灵敏度(0.6 mV/ppm)和快速响应(T_(90)=45 s)。此外,该传感器具有较好的稳定性,放置两周后其传感性能衰退较小。 展开更多
关键词 表面波 DMMP传感器 氧化石墨烯 高灵敏
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声表面波气体传感器研究进展 被引量:1
3
作者 崔柏乐 杨启明 王文 《压电与声光》 北大核心 2024年第6期827-839,共13页
声表面波(SAW)气体传感器以其独特的微纳声学传感结构和力-声-电多物理场耦合传感机制,表现出高灵敏度、快速响应、宽量程及微型轻质等特点,逐渐成为广受人们关注的新兴气体传感技术之一。该文从SAW传播及传感理论出发,详细介绍敏感膜... 声表面波(SAW)气体传感器以其独特的微纳声学传感结构和力-声-电多物理场耦合传感机制,表现出高灵敏度、快速响应、宽量程及微型轻质等特点,逐渐成为广受人们关注的新兴气体传感技术之一。该文从SAW传播及传感理论出发,详细介绍敏感膜式与非敏感膜式SAW气体传感效应及机制、传感器件设计与制备、传感信号采集与处理等相关研究进展,探讨了SAW气体传感器在新能源、航空航天、国防、工业控制及智能制造等众多领域的潜在应用,最后对其发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 表面波 气体传感 传感机理及效应 saw传感器 saw气体传感应用
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双电极叉指换能器声表面波低温传感器的设计与仿真分析
4
作者 叶梦莹 崔永俊 王红亮 《压电与声光》 北大核心 2024年第6期871-877,共7页
为了应对低温环境下的温度测试需求,设计了一种具有双电极叉指换能器(IDT)的128°YX-LiNbO_(3)延迟线型声表面波(SAW)温度传感器。利用COMSOL软件搭建了温度传感器模型,确定了传感器的最佳模型参数,并在-196~100℃对传感器进行仿真... 为了应对低温环境下的温度测试需求,设计了一种具有双电极叉指换能器(IDT)的128°YX-LiNbO_(3)延迟线型声表面波(SAW)温度传感器。利用COMSOL软件搭建了温度传感器模型,确定了传感器的最佳模型参数,并在-196~100℃对传感器进行仿真测试。结果表明,采用双电极叉指结构的传感器的机电耦合系数达到5.35%,同时传感器的谐振频率与温度呈现出良好的线性关系,温度灵敏度为26.2 kHz/℃,频率温度系数达到-83.4×10^(-6)/℃,证明了LiNbO_(3)在低温环境下的可靠性。 展开更多
关键词 表面波 温度传感器 低温 双电极叉指换能器 有限元
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声表面波(SAW)压力传感器输出频率的高精度测量方法研究 被引量:3
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作者 何鹏举 陈明 许海岗 《传感技术学报》 CAS CSCD 2004年第1期114-117,共4页
SAW压力传感器的输出量是频率 ,因之精确的频率测定是保证其可靠性和正确计量的关键之一。尽管目前有多种频率测量方法 ,但适合于和传感器相配套的用于生产现场的微型、高精度频率仪在国内尚罕见报道。我们在研究了现有频率测量方法的... SAW压力传感器的输出量是频率 ,因之精确的频率测定是保证其可靠性和正确计量的关键之一。尽管目前有多种频率测量方法 ,但适合于和传感器相配套的用于生产现场的微型、高精度频率仪在国内尚罕见报道。我们在研究了现有频率测量方法的基础上 ,得到了一种适合于SAW压力传感器输出频率的测量方法 ,并给出了实现频率测量的原理和电路及其主要的电子元件。 展开更多
关键词 表面波 压力传感器 输出频率 频率测量 软件测量 计数测量
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高接收灵敏度无线声表面波传感器阅读系统研究
6
作者 黄鸿辉 曹俊豪 +3 位作者 童阿健 何天宜 龚智融 罗为 《压电与声光》 北大核心 2024年第6期854-859,共6页
目前国内外对声表面波(SAW)传感器阅读系统的研究主要集中于传感器的性能指标,对阅读器无线传输系统的研究相对较少。阅读器的性能因受到隔离度、时序控制等因素影响,导致其性能无法完全发挥,这严重制约了系统的远距离读取能力。因此,... 目前国内外对声表面波(SAW)传感器阅读系统的研究主要集中于传感器的性能指标,对阅读器无线传输系统的研究相对较少。阅读器的性能因受到隔离度、时序控制等因素影响,导致其性能无法完全发挥,这严重制约了系统的远距离读取能力。因此,通过对影响SAW无线传输系统性能的相关因素进行深入研究,同时对SAW特有的指数衰减式回波信号与系统噪声进行分析与处理,进一步提高了回波信号的信噪比,实现了一种具有高接收灵敏度、高集成化的SAW阅读器系统。实验结果表明,该SAW阅读器系统的有线接收灵敏度可达到-110 dBm,且能在2 m距离内实现解调精度为±0.5℃的无线探测,表明其具备远距离、高精度读取能力。 展开更多
关键词 表面波(saw) 阅读器 接收灵敏度 软件无线电 无线无源传感
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一种高精度声表面波扭矩传感器
7
作者 周硕 高孜航 +2 位作者 肖强 王为标 范彦平 《压电与声光》 北大核心 2024年第6期865-870,877,共7页
扭矩测量是衡量动力系统输出功率是否满足运行指标的重要手段,是动力设备运行状态和故障预警的关键信息来源。声表面波(SAW)传感器无源无线的特点有利于旋转工况下的转轴扭矩测量,避免了有源扭矩传感器在扭矩测量中能量和信号难以传输... 扭矩测量是衡量动力系统输出功率是否满足运行指标的重要手段,是动力设备运行状态和故障预警的关键信息来源。声表面波(SAW)传感器无源无线的特点有利于旋转工况下的转轴扭矩测量,避免了有源扭矩传感器在扭矩测量中能量和信号难以传输的问题。为实现高精度的声表面波扭矩传感,从压电基底材料选择、高品质因数(Q)值谐振器设计以及高精度SAW传感器回波信号频率解调算法三方面考虑,设计了一种高精度声表面波扭矩传感器。对所设计的声表面波扭矩传感器进行测试,结果表明,扭矩传感器的加载非线性误差为0.183%,卸载非线性误差为0.160%,加载重复性为0.260%,卸载重复性为0.103%,迟滞为0.299%,实现了一种高精度的无源扭矩传感。 展开更多
关键词 表面波 扭矩传感器 谐振器设计 有限元 频率解调算法
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二维双通路正交式声表面波矢量磁场传感器
8
作者 吴雨桐 贾雅娜 王文 《压电与声光》 北大核心 2024年第6期860-864,共5页
声表面波(SAW)矢量磁场传感器因对空间磁场方向具有高度指向性而展现出良好的应用前景。然而单通路传感器存在的响应随机性和可靠性较低等问题,限制了其在精确磁场测量中的应用。针对高灵敏空间矢量磁场的检测需求,提出了一种高灵敏的SA... 声表面波(SAW)矢量磁场传感器因对空间磁场方向具有高度指向性而展现出良好的应用前景。然而单通路传感器存在的响应随机性和可靠性较低等问题,限制了其在精确磁场测量中的应用。针对高灵敏空间矢量磁场的检测需求,提出了一种高灵敏的SAW矢量磁场传感器及二维双通路正交式结构设计方法。该传感器采用平面半导体工艺在ST-90°X石英基底上沉积金属铝叉指换能器,形成延迟线结构,并利用磁控溅射技术在声传播路径上沉积各向异性的钴铁硼(CoFeB)磁敏薄膜。实验结果表明,所设计的200 MHz SAW磁场传感器在SAW传播方向与外加磁场垂直时,其相位响应灵敏度为55.214(°)/Oe,且在不同方向磁场下差异明显,展现出良好的重复性与稳定性。二维双通路正交式结构保持了单通路元件的高灵敏度特性,为实现高精度二维全平面磁场检测提供了新的思路与方案。 展开更多
关键词 表面波 矢量磁场传感器 钴铁硼薄膜 磁场指向性
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表面波相控变频电磁声传感器的研制
9
作者 何存富 王永慷 +2 位作者 高杰 张义政 吕炎 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期90-98,共9页
电磁声传感器(EMAT)因其具有非接触、可设计性强等优势,在无损检测领域得到了广泛的应用。目前,大多数EMAT只能在固定频率下激发超声波,限制了传感器的应用范围,为此,提出了一种新型相控变频电磁超声传感器(PC-FC-EMAT),通过调控传感器... 电磁声传感器(EMAT)因其具有非接触、可设计性强等优势,在无损检测领域得到了广泛的应用。目前,大多数EMAT只能在固定频率下激发超声波,限制了传感器的应用范围,为此,提出了一种新型相控变频电磁超声传感器(PC-FC-EMAT),通过调控传感器激励信号的相控时延,可达到变频激励的目的。首先,提出了PC-FC-EMAT的设计方案,建立了PC-FC-EMAT的频域响应模型,揭示了洛伦兹力空间响应下相控时延对频域响应的作用机理;其次,建立了PC-FC-EMAT多物理场耦合仿真模型,研究了相控时延对PC-FC-EMAT时域及频域响应的作用规律,仿真验证了相控时延对PC-FC-EMAT频率响应的调控作用;最后,研制了PC-FC-EMAT,并开展实验研究。实验结果表明,所研制的的PC-FC-EMAT可实现4~12 mm的波长调控,频带范围覆盖252~687 kHz,满足设计要求。 展开更多
关键词 电磁传感器 相控变频 表面波 时间延迟
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浮动零点及其在声表面波(SAW)传感器中的应用
10
作者 陈明 李岁劳 范东远 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1994年第3期49-53,共5页
温度是影响传感器精度的重要因素。本文介绍一种新的温度误差校正方法,即浮动零点法。该方法以差动原理和浮动座标为基础,是实现温度校正较为理想的方法。
关键词 表面波(saw) 浮动零点法 表面波器件 压力传感器 表面波传感器 差动原理 温度传感器 共模干扰 被测量 差频
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声表面波(SAW)传感器断路器触臂安装方式可行性研究 被引量:7
11
作者 周小艺 Jeffrey Andle +3 位作者 王啸峰 宋智 张勇 张悦 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期72-79,共8页
由于高压开关柜过热问题引发的供电安全事故时有发生,然而高压开关柜全部为金属密封结构,其发热导电部位被金属遮挡,常规的红外测温手段无法对其内部情况进行测量,因此在开关柜内部安装在线测温装置成为一种有效手段。声表面波(SAW)测... 由于高压开关柜过热问题引发的供电安全事故时有发生,然而高压开关柜全部为金属密封结构,其发热导电部位被金属遮挡,常规的红外测温手段无法对其内部情况进行测量,因此在开关柜内部安装在线测温装置成为一种有效手段。声表面波(SAW)测温技术具有无源无线、运行可靠性高、维护工作量小等特点,是目前应用较为广泛的高压开关柜测温技术手段。但是不同厂家生产的SAW传感器安装位置与方式不一,不同的安装方式对测温结果的有效性和系统安全性带来了影响。文中针对声表面波(SAW)传感器手车开关导电臂安装方式的可行性进行了分析和论述。通过工频耐压试验、雷电冲击试验和局部放电检测验证了该安装方式的绝缘安全性能。另外通过对开关柜和手车开关整体做温升试验,从而验证手车开关导电臂安装方式下SAW传感器温度监测数据的准确性、实时性和有效性。 展开更多
关键词 表面波(saw) 温度传感器 测温 开关柜 断路器
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声表面波传感器在汽车电子领域的潜在应用研究 被引量:9
12
作者 李志鹏 孟旭 +1 位作者 王国锐 赵青青 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第4期1-3,7,共4页
综述了声表面波(SAW)压力、温度、扭矩传感器在轮胎压力监测系统与电动助力转向系统中的研发进展、遇到的困难与瓶颈。讨论了SAW惯性力传感器与SAW气体浓度传感器在汽车电子领域内应用的前景与目前所遇到的阻碍。对SAW传感器与汽车电子... 综述了声表面波(SAW)压力、温度、扭矩传感器在轮胎压力监测系统与电动助力转向系统中的研发进展、遇到的困难与瓶颈。讨论了SAW惯性力传感器与SAW气体浓度传感器在汽车电子领域内应用的前景与目前所遇到的阻碍。对SAW传感器与汽车电子在未来的发展趋势与融合方向进行了初步预测。 展开更多
关键词 汽车传感器 表面波(saw)传感器 压力传感器 温度传感器 扭矩传感器
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声表面波压力传感器温度误差及补偿方法研究 被引量:12
13
作者 何鹏举 陈明 +1 位作者 马戎 许海岗 《传感技术学报》 CAS CSCD 2003年第4期471-474,456,共5页
要提高声表面波压力传感器的测量精确度 ,温度补偿是主要难题。尽管目前有许多补偿方法 ,但其效果不佳。采用软件方法进行温度补偿的研究在国内外已成热点 ,但选用神经网络对SAW压力传感器进行温度补偿尚罕见报道。本文以CSF - 10型SAW... 要提高声表面波压力传感器的测量精确度 ,温度补偿是主要难题。尽管目前有许多补偿方法 ,但其效果不佳。采用软件方法进行温度补偿的研究在国内外已成热点 ,但选用神经网络对SAW压力传感器进行温度补偿尚罕见报道。本文以CSF - 10型SAW压力传感器为研究对象 ,通过理论分析和实验 ,得到了SAW压力传感器的温度特性曲线 ,又经现场实际操作 ,BP神经网络对SAW压力传感器温度补偿的效果良好 。 展开更多
关键词 saw压力传感器 温度误差 补偿方法 BP神经网络 表面波
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无线无源声表面波扭矩传感器的研究 被引量:17
14
作者 程卫东 董永贵 +2 位作者 李源 朱惠忠 冯冠平 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2000年第1期1-3,共3页
转轴的扭矩测量一直是一个难解决的问题。声表面波传感器可以实现无源化并进行无线测量,从而可以应用于转轴的扭矩测量。文章阐述了声表面波扭矩传感器的设计、结构及相应的无线测量系统。
关键词 表面波传感器 扭矩传感器 转轴 扭矩测量
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基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统 被引量:15
15
作者 文常保 党双欢 +2 位作者 朱博 李演明 巨永锋 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1552-1557,共6页
将声表面波传感器与信号无线保真(WIFI)技术相结合,提出了一种基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统。该系统由声表面波传感器、信号调理电路、处理器、WIFI模块和无线接收终端组成。声表面波传感器混频后的信号经过信号调理电路后... 将声表面波传感器与信号无线保真(WIFI)技术相结合,提出了一种基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统。该系统由声表面波传感器、信号调理电路、处理器、WIFI模块和无线接收终端组成。声表面波传感器混频后的信号经过信号调理电路后,转换为处理器可计频的低频方波信号,并通过WIFI模块将采集到的信号无线发送到接收终端。通过一个输出信号范围在100 k Hz^350 k Hz声表面波传感器信号采集系统的实现,对该系统的结构、性能进行了验证和测试。实验结果表明,该系统可以实现测试范围内信号的采集、发送和无线接收,系统输入信号与无线接收终端接收信号之间的平均绝对误差为0.843 k Hz,最大相对误差为0.51%,无障碍环境有效采集范围约为100 m,有障碍环境有效采集范围约为50 m。 展开更多
关键词 表面波传感器 WIFI 信号采集系统 无线
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新型漏声表面波生物传感器液相检测条件的实验研究 被引量:7
16
作者 王云霞 府伟灵 +2 位作者 陈鸣 丁毅 曹亮 《第三军医大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第9期910-912,共3页
目的探讨漏声表面波生物传感器液相检测系统的影响因素。方法构建检测和参比双路延迟线,并观察在不同影响因素如离子浓度、缓冲液pH值及不同粘度的甘油PBS溶液中两路延迟线的相位变化规律。结果检测延迟线声表面波信号的相位值随溶液粘... 目的探讨漏声表面波生物传感器液相检测系统的影响因素。方法构建检测和参比双路延迟线,并观察在不同影响因素如离子浓度、缓冲液pH值及不同粘度的甘油PBS溶液中两路延迟线的相位变化规律。结果检测延迟线声表面波信号的相位值随溶液粘度、离子浓度、pH值的增大而发生明显的变化,而参比通道的相位曲线变化不明显。结论成功构建了漏声表面波生物传感器液相检测检测技术平台,并探索了溶液的粘度、离子浓度、pH等因素对传感器的影响。 展开更多
关键词 表面波 传感器 延迟线 相位
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声表面波无线无源传感器 被引量:18
17
作者 韩韬 吉小军 +2 位作者 李平 文玉梅 施文康 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1314-1323,共10页
无线无源赋予声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)传感器的显著特点使其在物联网、智能电网、智慧城市等领域日益受到关注.综述了上海交通大学在SAW基础理论、器件精确仿真分析建模、传感器无线阅读装置设计、信息获取及处理算法以及... 无线无源赋予声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)传感器的显著特点使其在物联网、智能电网、智慧城市等领域日益受到关注.综述了上海交通大学在SAW基础理论、器件精确仿真分析建模、传感器无线阅读装置设计、信息获取及处理算法以及应用等方面的研究成果,详细介绍了面向智能化配网中压开关柜动静触头温度、环网柜电缆终端头温度以及配网变压器油温/油位监测的声表面波无线无源温度传感器研发与应用情况,同时介绍了耐高温声表面波无线无源传感器研发进展以及在炼铝电解槽温度监控中的应用. 展开更多
关键词 表面波 无线无源 传感器 智能化配网 耐高温
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声表面波应变传感器的温度补偿方法研究 被引量:4
18
作者 郭霄鹏 袁策 +2 位作者 朱波 柯亚兵 李红浪 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期744-746,共3页
针对声表面波(SAW)应变传感器在测量应变过程中易受温度干扰的问题,提出了一种温度补偿法。在原有SAW应变片的基础上增加补偿片,用于补偿温度变化引起的附加应变值。实验结果表明,在-20-100℃范围内,未经补偿的应变传感器由温度引起... 针对声表面波(SAW)应变传感器在测量应变过程中易受温度干扰的问题,提出了一种温度补偿法。在原有SAW应变片的基础上增加补偿片,用于补偿温度变化引起的附加应变值。实验结果表明,在-20-100℃范围内,未经补偿的应变传感器由温度引起的附加应变量最高为600με,补偿后附加应变量最高为43με,温度干扰得到抑制,验证了该温度补偿法的可行性。 展开更多
关键词 表面波(saw) 应变传感器 压电晶体 微扰理论 温度补偿
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声表面波化学战剂气体传感器的研究 被引量:10
19
作者 马晋毅 江洪敏 +1 位作者 李燕 杨靖 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2008年第5期525-527,共3页
介绍了声表面波气体传感器的基本工作原理和设计方法,通过SAW芯片拓扑结构、敏感膜、覆膜工艺和信号处理电路等方面的优化,研制出两种SAW化学战剂气体传感器,具有灵敏度高、响应和解吸附快,抗干扰能力强的特点。
关键词 表面波 化学战剂 传感器
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声表面波气体传感器研究进展 被引量:8
20
作者 何世堂 王文 +2 位作者 刘久玲 刘明华 李顺洲 《应用声学》 CSCD 北大核心 2013年第4期252-262,共11页
基于声表面波技术的气体传感器包括采用敏感膜和结合气相色谱两种方式。比较而言,采用敏感膜的声表面波气体传感器体积小、功耗低,适应小型化毒气报警器的发展要求,但可检测的气体种类少、灵敏度低、存在交叉干扰问题;声表面波与气相色... 基于声表面波技术的气体传感器包括采用敏感膜和结合气相色谱两种方式。比较而言,采用敏感膜的声表面波气体传感器体积小、功耗低,适应小型化毒气报警器的发展要求,但可检测的气体种类少、灵敏度低、存在交叉干扰问题;声表面波与气相色谱联用的气体分析仪灵敏度高、可检测气体种类多、很好地解决交叉干扰问题,特别适合于复杂大气背景条件下的气体成分分析。本文从传感器响应机理分析与物理功能结构两方面出发介绍了两类声表面波气体传感器的研究进展情况。 展开更多
关键词 表面波 气体传感器 敏感膜 气相色谱 灵敏度
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