基于Au/SiO_(2)双层波导Love波液相生物器件的研究

1

作者 江钊 伍晗峰 付琛 《压电与声光》 北大核心 2025年第3期532-538,共7页

针对Love波声表面波传感器在液相生物检测中的性能评价与结构优化,提出采用Au/SiO_(2)的双层波导结构,并引入Cr作为SiO_(2)与Au之间的黏附层,以改善SiO_(2)在Au表面沉积的黏附性与致密性。基于有限元仿真软件,从质量负载灵敏度的角度验... 针对Love波声表面波传感器在液相生物检测中的性能评价与结构优化,提出采用Au/SiO_(2)的双层波导结构,并引入Cr作为SiO_(2)与Au之间的黏附层,以改善SiO_(2)在Au表面沉积的黏附性与致密性。基于有限元仿真软件,从质量负载灵敏度的角度验证了双层波导结构Love波声表面波器件的理论可行性。模拟计算结果表明,当Au=0.1μm,SiO_(2)=2μm时,该结构的质量灵敏度达到了最优值,为-29.83 kHz·cm2/μg。此外,Au层厚度为0.1μm与电极厚度一致,因此在后续实验中将采用Au波导层与电极层一同制作。在实验测试中,通过MEMS工艺制备以ST-90°X石英为衬底的具有Au单层波导结构的延迟线型SAW器件,使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术沉积第二层波导层SiO_(2),利用热蒸镀技术在延迟线区域生长铝薄膜作为质量负载。通过四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液对铝薄膜的腐蚀作用,采用适用于液相生物传感器的声表面波器件质量负载灵敏度实时检测系统,从相位层面实时检测器件的相位变化,实现对双层波导声表面波传感器灵敏度的验证与评价,得出在Au=0.1μm,SiO_(2)=0.15μm,Al=0.15μm时,器件的相位变化最大为124°。在最优参数下,改变铝膜厚度,得出双层波导结构声表面波传感器的灵敏度达到0.81(°)/nm,具备良好的线性度与稳定性。 展开更多

关键词 声表面波 双层波导 love波 有限元仿真 质量负载

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用声表面波器件实现小波变换的方法 被引量：14

2

作者 魏培永 朱长纯 +1 位作者 刘君华 张宗平 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期394-397,共4页

根据声表面波SAW (SurfaceAcousticWave)传播的非线性特性 ,将变换信号用的小波作为声表面波器件的脉冲响应 ,从而提出了一种用声表面波模拟硬件实现小波变换的方法 ,并成功地用特种模拟器件实现了连续二进小波的快速变换 .由于实现方... 根据声表面波SAW (SurfaceAcousticWave)传播的非线性特性 ,将变换信号用的小波作为声表面波器件的脉冲响应 ,从而提出了一种用声表面波模拟硬件实现小波变换的方法 ,并成功地用特种模拟器件实现了连续二进小波的快速变换 .由于实现方法简单 ,避免了复杂的算法和昂贵的制作过程 ,对于开发小波变换的优越性和小波变换的应用有重要的价值 .同时 ,还给出了小波变换在检测信号和信号滤波方面的应用例子 。 展开更多

关键词 声表面波器件 小波变换 叉指换能器 小波重构 模拟电路 脉冲响应

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柔性声表面波器件的波模式分析 被引量：6

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作者 周剑 吴学忠 +4 位作者 肖定邦 何兴理 金浩 董树荣 张伟策 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1328-1334,共7页

用反应磁控溅射法在柔性聚酰亚胺衬底上沉积了ZnO压电薄膜,并制备了基于ZnO压电薄膜的柔性声表面波(SAW)器件。制备的柔性SAW器件显示了良好的谐振性能,而且展现出两个波模式:模式0和模式1。当波长为32μm,ZnO厚度为4μm时,SAW器件的模... 用反应磁控溅射法在柔性聚酰亚胺衬底上沉积了ZnO压电薄膜,并制备了基于ZnO压电薄膜的柔性声表面波(SAW)器件。制备的柔性SAW器件显示了良好的谐振性能,而且展现出两个波模式:模式0和模式1。当波长为32μm,ZnO厚度为4μm时,SAW器件的模式0和模式1的谐振频率分别为34.4MHz和158.5MHz,对应声速为1 100.8m/s和5 072m/s。模式0为已知的瑞利波,模式1为新的高频模式。沉积了不同厚度的ZnO薄膜制备柔性SAW器件,进一步分析了薄膜厚度对SAW器件和模式1的影响。分析认为该高频模式不是传统硬质衬底上SAW器件产生的Sezawa波,而是S_0兰姆波,并且是有衬底情况下的S_0兰姆波。文中还采用Comsol仿真分析了新的高频模式1的粒子振动位移,结果和S_0兰姆波粒子振动位移一致,从而验证了其为广义兰姆波的正确性。 展开更多

关键词 声表面波器件 柔性衬底 聚酰亚胺衬底 压电薄膜 波模式 S0兰姆波

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声表面波式小波变换及重构器件的实现研究 被引量：17

4

作者 卢文科 朱长纯 +1 位作者 刘君华 魏培永 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第8期1156-1159,共4页

利用声表面波器件构造了小波变换及重构器件 ,为小波变换及重构器件开辟了一种新的制造途径 .本文主要论述声表面波式小波变换及重构器件的工作原理 ,并对信号源内阻对声表面波器件的影响和声电再生问题提出了解决方法 .

关键词 声表面波器件 小波变换 重构 换能器

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新型声表面波式小波变换器件插入损耗的研究 被引量：4

5

作者 卢文科 朱长纯 +2 位作者 刘君华 方建安 文常保 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期371-373,共3页

小波式叉指换能器使用机电耦合系数比较大的基片(如YZ-L iNbO3基片)时,其频率特性曲线不光滑,但插入损耗小;小波式叉指换能器使用机电耦合系数比较小的基片(如X 112°Y-L iTaO3基片)时,其频率特性曲线光滑,但插入损耗大.声表面波器... 小波式叉指换能器使用机电耦合系数比较大的基片(如YZ-L iNbO3基片)时,其频率特性曲线不光滑,但插入损耗小;小波式叉指换能器使用机电耦合系数比较小的基片(如X 112°Y-L iTaO3基片)时,其频率特性曲线光滑,但插入损耗大.声表面波器件的指条对数N越少,其带宽Δf/f越大,插入损耗越大,所以,指条对数N要取的合适,不宜过少.在声表面波式小波变换器件中,发射叉指换能器的条对数N取57,接收叉指换能器的指条对数是57的四分之一到三分之一之间. 展开更多

关键词 声表面波 小波变换器件 插入损耗 又指换能器

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用声表面波器件实现小波变换 被引量：7

6

作者 魏培永 朱长纯 刘君华 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期173-175,179,共4页

根据声表面波器件的卷积特性 ,对声表面波器件实现小波变换进行了理论推导 ,说明了用声表面波器件实现小波变换具有的可行性和优越性。根据这些理论设计的实例和模拟结果表明 ,用声表面波器件实现小波变换的方法具有快速、实用和与数字... 根据声表面波器件的卷积特性 ,对声表面波器件实现小波变换进行了理论推导 ,说明了用声表面波器件实现小波变换具有的可行性和优越性。根据这些理论设计的实例和模拟结果表明 ,用声表面波器件实现小波变换的方法具有快速、实用和与数字处理系统 (借助 A/D和 D/A变换器 )相兼容等优点 ,对小波变换的应用有重要价值。 展开更多

关键词 小波变换 声表面波器件 数字处理 信号处理

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声表面波式小波变换阵列器件频带连续性的研究 被引量：1

7

作者 文常保 朱长纯 +1 位作者 卢文科 刘君华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1272-1275,共4页

针对声表面波式小波变换阵列器件频带不连续或重叠的问题 ,在尺度二进离散基础上 ,对基波中心频率和基波频宽半径在不同关系下对频带覆盖因子的影响进行了研究 ,提出基波中心频率等于 3倍基波频宽半径 ,声表面波式小波变换阵列器件实现... 针对声表面波式小波变换阵列器件频带不连续或重叠的问题 ,在尺度二进离散基础上 ,对基波中心频率和基波频宽半径在不同关系下对频带覆盖因子的影响进行了研究 ,提出基波中心频率等于 3倍基波频宽半径 ,声表面波式小波变换阵列器件实现频带连续且频带覆盖因子等于 10 0 %的设计方案 .根据这种方案设计的声表面波式小波变换阵列器件 ,不仅在 - 3dB处实现了频带的完全连续 ,解决了选择基波中心频率大于或小于 3倍基波频宽半径时频带不连续而造成分析信号漏检和必须使用大量器件来实现不必要重叠频带的问题 ,而且使阵列器件的变换尺度、中心频率。 展开更多

关键词 小波变换 声表面波 小波变换阵列器件 频带

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基于多条耦合器声表面波器件的小波重构 被引量：1

8

作者 文常保 朱长纯 +2 位作者 卢文科 刘清洪 刘君华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1142-1146,共5页

提出了一种基于多条耦合器声表面波器件实现小波重构的新方案.利用基于多条耦合器声表面波器件的传递函数等于输入与输出加权换能器传递函数之积的关系,对输入、输出叉指换能器分别进行小波和重构小波加权,在单块器件上实现了小波重构功... 提出了一种基于多条耦合器声表面波器件实现小波重构的新方案.利用基于多条耦合器声表面波器件的传递函数等于输入与输出加权换能器传递函数之积的关系,对输入、输出叉指换能器分别进行小波和重构小波加权,在单块器件上实现了小波重构功能,避免了二次插入损耗的产生.利用多条耦合器和双声路对称结构,将沿晶体表面传播的体声波进行了分离和消除,抑制了三次渡越信号,降低了接收损耗,使器件的响应特性得到了改善.实验结果表明,用新方案实现的小波重构器件比用早期方案实现的小波重构器件在插入损耗、体声波抑制、通带波纹和接收损耗方面均有明显的改善. 展开更多

关键词 小波重构 多条耦合器 声表面波器件

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声表面波式小波变换器件的三次行程反射信号的研究 被引量：1

9

作者 卢文科 朱长纯 +3 位作者 刘清洪 刘君华 方建安 文常保 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期346-349,共4页

本文提出了用同相位法减小三次行程反射信号的方法.当信号频率与叉指换能器中心频率相等,并且主信号的相位等于三次行程反射信号的相位时,从可达到减小三次行程反射信号的影响.并且探讨了双接收叉指换能器并联法,要求双接收叉指换能器... 本文提出了用同相位法减小三次行程反射信号的方法.当信号频率与叉指换能器中心频率相等,并且主信号的相位等于三次行程反射信号的相位时,从可达到减小三次行程反射信号的影响.并且探讨了双接收叉指换能器并联法,要求双接收叉指换能器要完全对称,否则声表面波式小波变换器件频率特性曲线不光滑. 展开更多

关键词 声表面波 小波变换器件 三次行程反射信号 叉指换能器

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声表面波式小波器件对奇异性信号的研究 被引量：1

10

作者 文常保 朱长纯 +1 位作者 卢文科 刘君华 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2004年第7期1000-1003,共4页

在研究声表面波式Morlet小波器件具有进行小波变换、消除白噪声和奇异性信号识别功能的基础上 ,将该器件用于对奇异性信号的提取和分析。通过某一航空发动机的故障实例说明了这种器件不仅可以对工业环境噪声、传输和中间处理单元造成的... 在研究声表面波式Morlet小波器件具有进行小波变换、消除白噪声和奇异性信号识别功能的基础上 ,将该器件用于对奇异性信号的提取和分析。通过某一航空发动机的故障实例说明了这种器件不仅可以对工业环境噪声、传输和中间处理单元造成的干扰信号进行滤波 ,有效地提高分析信号的信噪比 ,而且也实现了对故障信号的连续小波变换 ,最终完成了对奇异性信号的提取和识别。 展开更多

关键词 声表面波器件 MORLET小波 奇异性信号

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ZnO薄膜生长及声表面波性能研究 被引量：2

11

作者 罗景庭 钟鑫 +5 位作者 朱茂东 古迪 柯鹏飞 刘梓昇 钟增培 范平 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期17-24,共8页

采用传统射频磁控溅射技术,通过引入Si O2缓冲层以及调节工作气压的方法,在Si衬底上制备具有高度(1120)择优取向的Zn O薄膜.采用X射线衍射技术和原子力显微镜分析Zn O薄膜的晶体特性和择优取向.研究发现,引入Si O2缓冲层能显著减小Zn O/... 采用传统射频磁控溅射技术,通过引入Si O2缓冲层以及调节工作气压的方法,在Si衬底上制备具有高度(1120)择优取向的Zn O薄膜.采用X射线衍射技术和原子力显微镜分析Zn O薄膜的晶体特性和择优取向.研究发现,引入Si O2缓冲层能显著减小Zn O/Si O2/Si三层结构声表面波器件的温度延迟系数(temperature coefficient of delay,TCD),当Si O2缓冲层厚度为200 nm时,Zn O薄膜同时具有(0002)和(1120)择优取向,且TCD值仅为2×10-6℃-1左右,说明器件温度稳定性佳.当工作气压降低时,Zn O(1120)择优取向增强,相应的声表面波器件的机电耦合系数(K2)也增大.在大机电耦合系数和高温度稳定性的Zn O/Si O2/Si三层结构的基础上,有望制作出高性能的Love波声表面波生物传感器. 展开更多

关键词 凝聚态物理 ZNO薄膜 ( 1120 ) 择优取向 love波声表面波器件 机电耦合系数 温度延迟系数

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声表面波飞机结冰传感器灵敏度及实验研究 被引量：5

12

作者 江城 何世堂 +2 位作者 李红浪 倪世宏 张宗麟 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第4期458-460,463,共4页

声表面波飞机结冰传感器有望用于飞机结冰预测,其通过Love波的激发和在导波层中的传播变化,来敏感导波层表面冰的厚度及状态变化,而导波层的厚度对声表面波结冰传感器灵敏度具有重要影响。在学者Zimmermann的理论基础上,根据声表面波结... 声表面波飞机结冰传感器有望用于飞机结冰预测,其通过Love波的激发和在导波层中的传播变化,来敏感导波层表面冰的厚度及状态变化,而导波层的厚度对声表面波结冰传感器灵敏度具有重要影响。在学者Zimmermann的理论基础上,根据声表面波结冰传感器实际结构,计算得到导波层厚度对灵敏度影响的特性。通过对SiO2导波层及ST90°石英晶体压电材料进行实例计算,得其厚度在9.6μm处灵敏度最高,并通过实验对0.0042 m厚的冰层进行实验,得到冰层中Love波的传播速度,与理论计算吻合。 展开更多

关键词 声表面波 love波 结冰传感器 灵敏度

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基于多条耦合器的双声路声表面波气体传感器 被引量：5

13

作者 文常保 朱长纯 +2 位作者 刘君华 巨永锋 许宏科 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2543-2547,共5页

针对目前声表面波气体传感器在消除外界因素干扰及抑制体声波中存在的问题,提出一种基于多条耦合器的双声路声表面波气体传感器结构。由于该传感器中的双声路结构关于输入小波换能器左右对称,且具有相同的设计参数,所以该传感器可以消... 针对目前声表面波气体传感器在消除外界因素干扰及抑制体声波中存在的问题,提出一种基于多条耦合器的双声路声表面波气体传感器结构。由于该传感器中的双声路结构关于输入小波换能器左右对称,且具有相同的设计参数,所以该传感器可以消除由于外界测量条件改变而引起的扰动量。同时,由于将具有体声波抑制功能的多条耦合器应用到传感器中,所以能够对造成假响应信号的体声波进行有效地抑制。此外,该传感器中的输入换能器采用了小波函数包络进行加权,所以与传统等指长、等周期的均匀换能器相比提高了对频率响应曲线中旁瓣的抑制效果。中心频率为101.764 MHz SO2气体传感器的实现和测量结果表明,该气体传感器在测量范围内,对各种浓度的SO2气体具有好的响应特性:传感器在0.5×10-6到20×10-6浓度范围内,SO2气体浓度与输出频率参量信号之间具有比较理想的线性特性,测量的灵敏度约为6.5 kHz/10-6。 展开更多

关键词 声表面波器件 多条耦合器 气体传感器 小波 体声波

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新型声表面波湿度传感器的研究 被引量：1

14

作者 童筱钧 王心语 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第5期727-729,738,共4页

乐甫(Love)波其质点振动方向垂直于传播方向,同时又平行于基片表面,在基片法线方向上无振动分量。因此当基于Love波的电子器件在接触液体时Love波能量损耗很少,因而乐甫波声表面波(SAW)传感器主要用于液相检测。在石英上表面及在其上面... 乐甫(Love)波其质点振动方向垂直于传播方向,同时又平行于基片表面,在基片法线方向上无振动分量。因此当基于Love波的电子器件在接触液体时Love波能量损耗很少,因而乐甫波声表面波(SAW)传感器主要用于液相检测。在石英上表面及在其上面淀积的SiO2薄膜中激发、传播的乐甫波对SiO2薄膜质量的变化很敏感,因此该文研究了基于乐甫波的湿度传感器感知气体环境的湿度含量。该文乐甫波湿度传感器采用42.75°Y-旋转切割石英基片,传播方向为[0°,132.75°,90°]。吸湿膜采用APCVD制作的多孔SiO2薄膜,此类膜比PECVD制作的SiO2膜疏松,吸湿、脱湿迅速。传感器灵敏度为62kHz/%RH,最大湿滞约3%,测得的湿敏特性、迟滞特性表明,Love波SAW湿度传感器线性度较好,实验验证了该结构具有很好的气体测试前景。 展开更多

关键词 乐甫(love)波 声表面波湿度传感器 相对湿度

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声子晶体对ZnO/41°YX-LiNbO_(3)结构Love波器件性能的影响

15

作者 商树林 梁苏鹏 +2 位作者 肖勇兵 袁宇鑫 王艳 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第3期324-327,共4页

利用三维有限元法(3D-FEM)分析了Ni柱型声子晶体对(110)ZnO/41°YX-LiNbO_(3)结构Love波器件声学特性(包括相速度、机电耦合系数和质量灵敏度等)的影响。结果表明,Ni柱的引入对所激发Love波性能的影响较大,Love波1阶模式阈值提前(激... 利用三维有限元法(3D-FEM)分析了Ni柱型声子晶体对(110)ZnO/41°YX-LiNbO_(3)结构Love波器件声学特性(包括相速度、机电耦合系数和质量灵敏度等)的影响。结果表明,Ni柱的引入对所激发Love波性能的影响较大,Love波1阶模式阈值提前(激发1阶模式Love波所需的导波层厚度减小到0.05),机电耦合系数提高了约8%。同时,Ni柱/(110)ZnO/41°YX-LiNbO_(3)结构Love波器件的质量灵敏度也得到改善,其Love波0阶和1阶模式的质量灵敏度较无Ni柱结构Love波器件分别提高了3倍和4倍。该研究结果为利用声子晶体结构实现高频声表面波器件的研制及其应用领域的拓宽提供了理论依据。 展开更多

关键词 声表面波 声子晶体 有限元分析 机电耦合系数 love波

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一种宽带声表面波滤波器的设计 被引量：1

16

作者 陈晓阳 王永安 +1 位作者 袁燕 曹玉 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第2期238-241,共4页

基于大机电耦合系数LiNbO_(3)材料,该文设计了一种激发Love波模式的宽带低损耗声表面波滤波器。研究了不同切向下LiNbO_(3)材料的机电耦合系数,以及不同切向、膜厚下15°YX-LiNbO_(3)的瑞利波激发情况。测试结果表明,采用铜电极对... 基于大机电耦合系数LiNbO_(3)材料,该文设计了一种激发Love波模式的宽带低损耗声表面波滤波器。研究了不同切向下LiNbO_(3)材料的机电耦合系数,以及不同切向、膜厚下15°YX-LiNbO_(3)的瑞利波激发情况。测试结果表明,采用铜电极对谐振器进行切趾加权抑制横向模式,宽带滤波器可实现较小的插入损耗和较好的通带特性。 展开更多

关键词 LiNbO_(3) love波 宽带 声表面波(SAW) 瑞利波 横向模式

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低损耗,1千1百兆赫兹声表面横波谐振器的研究及应用

17

作者 周卫 《声学技术》 CSCD 1999年第A11期117-118,共2页

关键词 声表面波器件 谐振器 横波 STM波

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涂覆聚合物膜的Love波传播特性

18

作者 王立君 刘建生 何世堂 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期937-940,共4页

该文计算了涂覆聚合物膜的Love波传感器波速和波导层相对膜厚的关系,并进行了实验验证。Love波器件以ST-90°X石英晶体为基片,在基片表面镀一层不同膜厚的聚乙烯醇(PVA)膜作为波导层兼吸湿层。采用网络分析仪测量了相对湿度35%左右... 该文计算了涂覆聚合物膜的Love波传感器波速和波导层相对膜厚的关系,并进行了实验验证。Love波器件以ST-90°X石英晶体为基片,在基片表面镀一层不同膜厚的聚乙烯醇(PVA)膜作为波导层兼吸湿层。采用网络分析仪测量了相对湿度35%左右器件的工作频率和插入损耗分别随膜厚的变化,算出Love波波速和PVA相对膜厚的关系,当PVA膜厚度从0增大到波长的5%时,Love波速度由约4 992m/s降低到4 840m/s,和理论计算结果一致。 展开更多

关键词 声表面波 love波 聚乙烯醇 聚合物膜 传感器

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基于PVA/ST-90°X石英的Love波湿度传感器的实验研究

19

作者 王立君 刘建生 何世堂 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2015年第4期546-549,共4页

报道了覆盖聚合物敏感膜的Love波传感器的湿度检测性能。该传感器采用在ST-90°X石英基底上旋涂聚乙烯醇(PVA)膜作为波导层兼吸湿层,测量了密闭空间中相对湿度从9%增加到88%时器件的工作频率及损耗。实验表明,频率偏移和损耗增量均... 报道了覆盖聚合物敏感膜的Love波传感器的湿度检测性能。该传感器采用在ST-90°X石英基底上旋涂聚乙烯醇(PVA)膜作为波导层兼吸湿层,测量了密闭空间中相对湿度从9%增加到88%时器件的工作频率及损耗。实验表明,频率偏移和损耗增量均由吸附后质量负载所产生,其变化规律遵循第III类等温吸附曲线。 展开更多

关键词 声表面波 love波 湿度传感器 聚乙烯醇 相对湿度

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小波变换式原油含水率测试仪的研究 被引量：3

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作者 卢文科 朱长纯 刘君华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期138-141,共4页

采用了平行板电容器式原油水份传感器 ,使得原油水份传感器便于清洗。建立了原油水份传感器的数学模型 ,从而得到了原油含水率与原油水份传感器的等效电容之间的关系。首次把小波变换技术应用到原油含水率测试试仪中 ,构造的声表面波换... 采用了平行板电容器式原油水份传感器 ,使得原油水份传感器便于清洗。建立了原油水份传感器的数学模型 ,从而得到了原油含水率与原油水份传感器的等效电容之间的关系。首次把小波变换技术应用到原油含水率测试试仪中 ,构造的声表面波换能器的脉冲响应函数等于小波函数 ,从而制造出了声表面波式小波变换的重构器件 ,该器件可以有效滤除干扰信号。为了减小极板材料对测量的影响 ,极板材料可选用铁镍合金 ,也可选用镀有金或银的陶瓷或石英。 展开更多

关键词 原油含水率 测试仪 变换式 脉冲响应函数 小波变换 声表面波 极板材料 含水率测试 传感器 数学模型 等效电容 技术应用 小波函数 干扰信号 铁镍合金 水份 容器式 平行板 换能器 器件 选用 银

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