【摘 要】
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当前,人们对有害或危险气体的检测格外重视,在开发新型气体传感器的同时,也对新的传感原理进行不断的探索。其中声表面波(SAW)气体传感器因为具有灵敏度高、抗干扰能力强的特性,而被人们关注。本文对谐振型和延迟线型SAW气体传感器的组成、原理、制造工艺和特性进行了全面的比较和研究。本文根据浮动电极单向换能器(FEUDT)结构可以降低SAW气体传感器插入损耗的特点,设计了具有FEUDT结构的SAW气体传感
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当前,人们对有害或危险气体的检测格外重视,在开发新型气体传感器的同时,也对新的传感原理进行不断的探索。其中声表面波(SAW)气体传感器因为具有灵敏度高、抗干扰能力强的特性,而被人们关注。本文对谐振型和延迟线型SAW气体传感器的组成、原理、制造工艺和特性进行了全面的比较和研究。本文根据浮动电极单向换能器(FEUDT)结构可以降低SAW气体传感器插入损耗的特点,设计了具有FEUDT结构的SAW气体传感器,并对传感器的主要组成部分:叉指换能器、反射栅、敏感膜等展开了研究。从气敏材料的选择性和吸附效率的角度出发,通过线性溶剂化能关系(LSER)方程,最终确定了采用聚乙烯亚胺(PEI)作为SAW气体传感器敏感膜的主要材料,用于检测三硝基甲苯(TNT)气体。随后,采用有限元方法,从模态分析、导纳分析、能流传输特性和插入损耗等方面,对FEUDT的结构特性进行了详细研究。研究结果表明,FEUDT结构具有单向性,能有效激励正向SAW。将FEUDT结构应用于延迟线型和谐振型SAW气体传感器中,并构建了具有FEUDT结构的SAW气体传感器二维模型。通过对比具有FEUDT结构的延迟线型、谐振型SAW传感器的插入损耗和灵敏度,说明延迟线型气体传感器比谐振型气体传感器的灵敏度高、插入损耗小。最后,分析了几种常用制膜方法的优缺点,确定采用气体喷涂法制备敏感膜,研究了喷涂次数和喷涂距离对敏感膜成膜质量的影响。
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