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氢能作为一种新能源，有望解决经济发展带来的能源和环境问题。目前商业化的氢气传感器均无法完全满足氢能不同应用领域的氢安全监测要求，氢传感作为氢安全关键技术，还在不断的发展中。而起步相对比较晚的声表面波(SAW)氢气传感器，由于具有测试信号不需A/D转换，数字化频率信号易于传输、处理，便于接入无线网络等优点，更适合于氢能在生产、存储、运输、使用过程中氢安全的监测，是目前氢气传感器领域的研究热点。 本文主要工作和研究结果如下: 1、为了分析晶体切型和切割误差对SAW传播特性的影响，理论推导了半无限压电介质耦合波动方程一般解中的克里斯托夫系数矩阵和边界条件系数矩阵两个最重要的方程式;研究了切割误差对SAW传播特性的影响，以127.86°YX-LiNbO3为例，即使切割角度相差±0.01°，导致的SAW传播速度差分别达1m/s和2m/s。 2、建立了单波长二维传感器有限元模型，分析了电极厚度、金属化率对SAW在压电基底表面传播的影响，指出了电极厚度对SAW传播过程中波速、反射系数、频率带宽等方面的影响更大;得到了电极对SAW传播波速的影响程度，在ST-X石英、XY-LiNbO3、YZ-LiNbO3和128°YX-LiNbO3压电基底表面传播的波速差分别达到2.23 m/s、3.83 m/s、1.66 m/s、3.92 m/s。 3、建立了三维传感器有限元模型，分析了SAW在128°YX-LiNbO3压电基底表面的传播过程;得到了氢气浓度对SAW传播过程中延迟时间、电压输出幅值、传感器插入损耗等参数的影响与Pd原子和H原子结合过程中α-PdHx、α/β-PdHx、β-PdHx之间的转换过程相一致的结论;分析了Pd膜的沉积面积、体积、弹性模量、密度对SAW传播过程中延迟时间、电压响应幅值、传输损耗等参数的影响。 4、设计了一种Pd/SnO2双层敏感膜双通道延迟线SAW氢气传感器结构;根据传感器结构设计参数，提出了一套完整的SAW氢气传感器制作工艺，采用了光刻剥离法(Lift-off)在基底表面沉积电极和敏感膜，相比于刻蚀法，大大简化了传感器的制作程序，保证了电极和敏感膜的加工精度;制作了指宽、指间距为5μm，输入输出电极对数分别达100对，且结构完整的SAW氢气传感器原型。 5、提出了基于恒流配气方式的SAW气体传感器测试系统，设计并制作了一种结构新颖的气敏材料测试装置，设计了SAW延迟线振荡电路，克服了SAW在压电基底表面传播过程中损耗过大以至难以检测的困难。 6、实验研究了Pd/SnO2双层敏感膜电阻特性和频响特性。提出了判断影响SAW传播特性的主导物理效应的实验方法。实验获得了Pd/SnO2薄膜在500 ppm、1000 ppm、1500 ppm、2000 ppm、2500 ppm，3000 ppm、3500 ppm、4000 ppm氢气浓度下对应的频率偏移△f分别为2.4 kHz、5.2 kHz、5.6 kHz、6.4 kHz、6.8 kHz、13 kHz、13.6 kHz、14kHz，对应的电阻变化幅值分别为23.02、327.93、752.16、1631.14、1658.37、2172.02、2859.31、2832.68，指出了声电效应是影响SAW传播的主导物理效应，同时表明该双层薄膜的声电系数ξ为0.05很好的符合薄膜理论最佳敏感区域。