声表面波传感器温度和应变耦合效应研究
发布时间：2023-07-25 02:26
声表面波(surface acoustic wave,SAW)应变传感器具有无线无源、灵敏度高、易于批量制造等优点,在民用航空业、热电能产业、汽车工业等领域具有广泛的应用前景,从而得到了广泛的研究。SAW谐振器作为应变传感器时,由于SAW谐振器对温度的响应非常灵敏,当SAW应变传感器应用于高温环境中,其输出信号将会受到温度的显著影响,应变输出信号会偏离准确值,这样就限制了SAW应变传感器的高温应用,只有从测试到的信号中将应变信号准确提取出来,SAW应变传感器测试结果才是真实可信的。针对该问题,本文对基于硅酸镓镧(langasite,LGS)压电衬底的SAW应变传感器的温度和应变耦合效应开展了研究。本文首先在切向为(0o,138.5o,ψ)的LGS单晶压电基底材料上制备了8种ψ角的LGS SAW单端口谐振器,研究了不同切向LGS的频率-温度和频率-应变特性。测试结果表明,不同切向的SAW谐振器频率-温度曲线均呈现二次函数关系。基于(0o,138.5o,26.6o)切向的LGS SAW谐振器一阶和二阶温度系数最接近于0,基于(0o,138.5o,86.6o)切向的LGS SAW谐振器一阶和...
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 LGS材料特性研究现状
1.2.2 SAW传感器的温度补偿研究现状
1.2.3 基于差分结构的解耦研究现状
1.3 本论文的选题依据
1.4 本论文的研究内容
第二章 理论基础和实验方法
2.1 SAW和 BAW模式
2.2 SAW器件
2.2.1 基本结构和工作原理
2.2.2 SAW谐振器
2.3 SAW谐振器的有限元仿真方法
2.4 SAW谐振器的制备方法
2.4.1 SAW谐振器的基本制备方法
2.4.2 SiO2薄膜的制备方法
2.5 SAW谐振器的测试方法与性能表征
2.5.1 微观结构测试方法
2.5.2 SAW谐振器的性能表征
2.5.3 SAW谐振器的测试方法
2.5.4 应变特性测试
2.6 本章小结
第三章 LGS SAW谐振器温度和应变特性研究
3.1 SAW谐振器的设计与制备
3.2 LGS SAW谐振器的温度特性测试与分析
3.2.1 SAW谐振器的室温特性
3.2.2 SAW谐振器的温度特性测试与分析
3.3 基于LGS衬底的温度传感器设计与制备
3.3.1 SAW传感器的理论设计
3.3.2 温度传感器的制备及测试
3.3.3 温度传感器的测试结果与分析
3.4 LGS SAW谐振器的应变特性测试与分析
3.5 本章小结
第四章 SiO2/LGS SAW谐振器温度和应变特性研究
4.1 SAW谐振器的设计与制备
4.2 SiO2/LGS SAW谐振器的温度特性测试与分析
4.2.1 SiO2/LGS SAW谐振器的室温测试与分析
4.2.2 SiO2/LGS SAW谐振器的温度特性测试与分析
4.3 SiO2 薄膜对LGS SAW谐振器Q因子和K2的影响
4.3.1 SiO2 薄膜对LGS SAW谐振器Q因子的影响
4.3.2 SiO2 薄膜对LGS SAW谐振器K2的影响
4.4 SiO2 薄膜对LGS SAW谐振器应变特性的影响研究
4.5 本章小结
第五章 基于差分结构的SAW应变传感器研究
5.1 实验样品设计与制备
5.2 基于两个SAW谐振器的应变传感器研究
5.2.1 SAW-2的高温应变特性
5.2.2 基于两个SAW谐振器的温度应变解耦方法
5.3 基于三个SAW谐振器的应变传感器研究
5.3.1 SAW-3的高温应变特性
5.3.2 基于三个SAW谐振器的温度应变解耦方法
5.3.3 基于三个SAW谐振器的应变传感器实验验证
5.4 本章小结
第六章 双模SAW应变传感器研究
6.1 BAW模式的测试与仿真
6.1.1 BAW模式的测试结果
6.1.2 BAW模式的仿真结果
6.2 BAW模式的高温应变测试研究
6.2.1 BAW模式的频率-温度测试研究
6.2.2 BAW模式的高温应变测试研究
6.3 基于双模的温度应变解耦方法
6.4 基于双模的温度应变解耦实验验证
6.5 本章小结
第七章 结论
7.1 总结
7.2 创新点
7.3 下一步研究工作
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3836988
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 LGS材料特性研究现状
1.2.2 SAW传感器的温度补偿研究现状
1.2.3 基于差分结构的解耦研究现状
1.3 本论文的选题依据
1.4 本论文的研究内容
第二章 理论基础和实验方法
2.1 SAW和 BAW模式
2.2 SAW器件
2.2.1 基本结构和工作原理
2.2.2 SAW谐振器
2.3 SAW谐振器的有限元仿真方法
2.4 SAW谐振器的制备方法
2.4.1 SAW谐振器的基本制备方法
2.4.2 SiO2薄膜的制备方法
2.5 SAW谐振器的测试方法与性能表征
2.5.1 微观结构测试方法
2.5.2 SAW谐振器的性能表征
2.5.3 SAW谐振器的测试方法
2.5.4 应变特性测试
2.6 本章小结
第三章 LGS SAW谐振器温度和应变特性研究
3.1 SAW谐振器的设计与制备
3.2 LGS SAW谐振器的温度特性测试与分析
3.2.1 SAW谐振器的室温特性
3.2.2 SAW谐振器的温度特性测试与分析
3.3 基于LGS衬底的温度传感器设计与制备
3.3.1 SAW传感器的理论设计
3.3.2 温度传感器的制备及测试
3.3.3 温度传感器的测试结果与分析
3.4 LGS SAW谐振器的应变特性测试与分析
3.5 本章小结
第四章 SiO2/LGS SAW谐振器温度和应变特性研究
4.1 SAW谐振器的设计与制备
4.2 SiO2/LGS SAW谐振器的温度特性测试与分析
4.2.1 SiO2/LGS SAW谐振器的室温测试与分析
4.2.2 SiO2/LGS SAW谐振器的温度特性测试与分析
4.3 SiO2 薄膜对LGS SAW谐振器Q因子和K2的影响
4.3.1 SiO2 薄膜对LGS SAW谐振器Q因子的影响
4.3.2 SiO2 薄膜对LGS SAW谐振器K2的影响
4.4 SiO2 薄膜对LGS SAW谐振器应变特性的影响研究
4.5 本章小结
第五章 基于差分结构的SAW应变传感器研究
5.1 实验样品设计与制备
5.2 基于两个SAW谐振器的应变传感器研究
5.2.1 SAW-2的高温应变特性
5.2.2 基于两个SAW谐振器的温度应变解耦方法
5.3 基于三个SAW谐振器的应变传感器研究
5.3.1 SAW-3的高温应变特性
5.3.2 基于三个SAW谐振器的温度应变解耦方法
5.3.3 基于三个SAW谐振器的应变传感器实验验证
5.4 本章小结
第六章 双模SAW应变传感器研究
6.1 BAW模式的测试与仿真
6.1.1 BAW模式的测试结果
6.1.2 BAW模式的仿真结果
6.2 BAW模式的高温应变测试研究
6.2.1 BAW模式的频率-温度测试研究
6.2.2 BAW模式的高温应变测试研究
6.3 基于双模的温度应变解耦方法
6.4 基于双模的温度应变解耦实验验证
6.5 本章小结
第七章 结论
7.1 总结
7.2 创新点
7.3 下一步研究工作
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3836988
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3836988.html