7.生物医学传感-压电式.ppt

3:06PM1第七章第七章 压电式传感器压电式传感器3:06PM2超声刀、超声剪超声刀、超声剪B超探头血压计血压计3:06PM3第一节第一节 压电传感器压电传感器 工作原理工作原理-压电效应压电效应压电材料压电材料(石英、压电陶瓷）特性石英、压电陶瓷）特性等效电路及测量电路等效电路及测量电路压电传感器的应用压电传感器的应用3:06PM4一、压电效应一、压电效应3:06PM53:06PM6重要特性重要特性重要特性重要特性（双向有源器件）（双向有源器件）（双向有源器件）（双向有源器件）何为压电式传感器?3:06PM7二、二、压电材料压电材料：具有压电效应的材料具有压电效应的材料具有压电效应的材料具有压电效应的材料3:06PM8纳纳米米发发电电机机3:06PM9高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆高分子压电材料制作的压电薄膜和电缆 3:06PM103:06PM11 石英晶体的压电效应石英晶体的压电效应天然形成的石英晶体外形天然形成的石英晶体外形3:06PM12石英晶体三个晶轴石英晶体三个晶轴光轴：光轴：z z电轴：电轴：x x机械轴：机械轴：y y3:06PM13石英晶体的产生压电效应的物理过程：石英晶体的产生压电效应的物理过程：3:06PM14Y+-X(a)FX=0P1P2P3 作用力与产生电荷之间的关系：作用力与产生电荷之间的关系：FXXY+FX(b)FX0（P1+P2+P3）Y=0 P1+P2+P3）Z=03:06PM15（P1+P2+P3）X0Y+-X-+FXFXP2P3P1+3:06PM163:06PM17石英晶体切片石英晶体切片石英晶体薄片石英晶体薄片双面镀银并封装双面镀银并封装3:06PM183:06PM19（2 2）压电陶瓷的压电效应压电陶瓷的压电效应3:06PM203:06PM213:06PM223:06PM23三、三、压电方程压电方程或或或或3:06PM243:06PM25F1XY+F1 F1z1,反射系数反射系数R1，则声波在界面上几乎全，则声波在界面上几乎全反射，透射极少。同理，反射，透射极少。同理，当当z1 z2时，反射系时，反射系数数R1，声波在界面上几乎全反射。，声波在界面上几乎全反射。如：在如：在20 水温时，水的特性阻抗为水温时，水的特性阻抗为z1=1.48106kg/(m2s),空气的特性阻抗为空气的特性阻抗为z2=0.000 429106 kg/(m2s),z1 z2,故超声波从水介质故超声波从水介质中传播至水气界面时，中传播至水气界面时，将发生全反射。将发生全反射。3:06PM52超声波的声速和波长超声波的声速和波长（1）声速）声速 纵波、横波及表面波的传播速度取决于介质的纵波、横波及表面波的传播速度取决于介质的弹性系数弹性系数、介质的密度介质的密度以及以及声阻抗声阻抗。介质的声阻抗介质的声阻抗Z等于介质的密度等于介质的密度和声速和声速c的乘积，即的乘积，即Z=c（2）波长）波长超声波的波长超声波的波长与频率与频率f乘积恒等于声速乘积恒等于声速c，即，即 f=c 3:06PM53常用材料的密度、声阻抗与声速（常用材料的密度、声阻抗与声速（0）材材料料密度密度(103kgm-1)声阻抗声阻抗Z（103MPas-1）纵波声速波声速cL（km/s）横波声速横波声速cs（km/s）钢7.8465.93.23铝2.7176.323.08铜8.9424.72.05有机玻璃有机玻璃1.183.22.731.43甘油甘油1.262.41.92水（水（20）1.01.481.48油油0.91.281.4空气空气0.00130.00040.343:06PM54超声波的指向性超声波的指向性 超超声声波波声声源源发发出出的的超超声声波波束束以以一一定定的的角角度度逐逐渐渐向向外外扩扩散散。在在声声束束横横截截面面的的中中心心轴轴线线上上，超超声声波波最最强强，且且随随着着扩扩散散角角度度的增大而减小。的增大而减小。1超声源超声源 2轴线轴线 3指向角指向角 4等强度线等强度线3:06PM55指向角与超声源的直径D、以及波长之间的关系为sin=1.22/D 设超声源的直径D=20mm，射入钢板的超声波（纵波）频率为5MHz，则根据上式可得=4o，可见该超声波的指向性是十分尖锐的。3:06PM56 超声波的衰减超声波的衰减 声声波波在在介介质质中中传传播播时时，随随着着传传播播距距离离的的增增加加，能能量量逐逐渐渐衰衰减减，其其衰衰减减的的程程度度与与声声波波的的扩扩散散、散散射射及及吸吸收收等等因素有关。其声压和声强的衰减规律为因素有关。其声压和声强的衰减规律为 式中：Px、Ix距声源x处的声压和声强；x声波与声源间的距离；衰减系数，单位为Np/cm（奈培/厘米）。3:06PM57 声声波波在在介介质质中中传传播播时时，能能量量的的衰衰减减决决定定于于声声波波的的扩扩散散、散散射射和和吸收吸收。在在理理想想介介质质中中，声声波波的的衰衰减减仅仅来来自自于于声声波波的的扩扩散散衰衰减减，即即随随声波传播距离增加而引起声能的减弱。声波传播距离增加而引起声能的减弱。散散射射衰衰减减是是指指超超声声波波在在介介质质中中传传播播时时，固固体体介介质质中中的的颗颗粒粒界界面面或或流流体体介介质质中中的的悬悬浮浮粒粒子子使使声声波波产产生生散散射射，其其中中一一部部分分声声能能不不再再沿沿原原来来传传播播方方向向运运动动，而而形形成成散散射射。散散射射衰衰减减与与散散射射粒粒子子的的形形状、尺寸、数量、状、尺寸、数量、介质的性质和散射粒子的性质介质的性质和散射粒子的性质有关。有关。吸吸收收衰衰减减是是由由于于介介质质粘粘滞滞性性，使使超超声声波波在在介介质质中中传传播播时时造造成成质质点点间间的的内内摩摩擦擦，从从而而使使一一部部分分声声能能转转换换为为热热能能，通通过过热热传传导导进进行热交换，导致声能的损耗。行热交换，导致声能的损耗。3:06PM582 2、超声波传感器、超声波传感器 利利用用超超声声波波在在超超声声场场中中的的物物理理特特性性和和各各种种效效应应而而研研制制的的装置可称为装置可称为超声波换能器、探测器或传感器超声波换能器、探测器或传感器。压压电电式式超超声声波波探探头头常常用用的的材材料料是是压压电电晶晶体体和和压压电电陶陶瓷瓷，这这种种传传感感器器统统称称为为压压电电式式超超声声波波探探头头。它它是是利利用用压压电电材材料料的的压压电电效效应应来来工工作作的的：逆逆压压电电效效应应将将高高频频电电振振动动转转换换成成高高频频机机械械振振动动，从从而而产产生生超超声声波波，可可作作为为发发射射探探头头；而而正正压压电效应是将超声振动波转换成电信号，可作为接收探头。电效应是将超声振动波转换成电信号，可作为接收探头。3:06PM59 超超声声波波探探头头主主要要由由压压电电晶晶片片、吸吸收收块块（阻阻尼尼块块）、保保护护膜膜、引线引线等组成。等组成。3:06PM603:06PM613:06PM623 3、超声波传感器应用、超声波传感器应用 超超声声波波物物位位传传感感器器是是利利用用超超声声波波在在两两种种介介质质的的分分界界面面上上的的反反射射特特性性而而制制成成的的。传传感感器器又又可可分分为为单单换换能能器器和和双双换换能能器器。单单换换能能器器的的传传感感器器发发射射和和接接收收超超声声波波使使用用同同一一个个换换能能器器，而而双双换换能能器器的的传感器发射和接收各由一个换能器担任。传感器发射和接收各由一个换能器担任。超声波物位传感器超声波物位传感器 3:06PM63几种超声物位传感器的结构原理示意图(a)超声波在液体中传播；(b)超声波在空气中传播超声波物位传感器超声波物位传感器 3:06PM64超声波流量传感器超声波流量传感器 超声波流量传感器的测定方法是多样的，超声波流量传感器的测定方法是多样的，如如传传播速度变化法、波速移动法、多卜勒效应法、流动播速度变化法、波速移动法、多卜勒效应法、流动听声法听声法等。但目前应用较广的主要是超声波传播等。但目前应用较广的主要是超声波传播时时间差法。间差法。超声波在流体中传播时，在静止流体和流动流体超声波在流体中传播时，在静止流体和流动流体中的传播速度是不同的，利用这一特点可以求出流中的传播速度是不同的，利用这一特点可以求出流体的速度，再根据管道流体的截面积，体的速度，再根据管道流体的截面积，便可知道流便可知道流体的流量体的流量。3:06PM653:06PM66流量显示1789输出信号换能器换能器接收接收发射发射压电式流量计压电（超生波）流量计压电（超生波）流量计此此流流量量计计可可测测量量各各种种液液体体的的流流速速，中中压压和和低低压压气气体体的的流流速速，不不受受该该流流体体的的导导电电率率、粘粘度度、密密度度、腐腐蚀蚀性性以以及及成成分分的的影影响响。其其准准确确度度可可达达0.5%0.5%，有有的可达到的可达到0.01%0.01%。根据发射和接收的相位差随海洋深度的根据发射和接收的相位差随海洋深度的变化，测量声速随深度的分布情况变化，测量声速随深度的分布情况.3:06PM67超声波测厚传感器超声波测厚传感器 超声波测厚常用超声波测厚常用脉冲回波法脉冲回波法。超声波探头与被测物体表面接触超声波探头与被测物体表面接触。主控制器产生一。主控制器产生一定频率的脉冲信号，送往发射电路，经电流放大后激励定频率的脉冲信号，送往发射电路，经电流放大后激励压电式探头，以产生重复的超声波脉冲。脉冲波传到被压电式探头，以产生重复的超声波脉冲。脉冲波传到被测工件另一面被反射回来，被同一探头接收。如果超声测工件另一面被反射回来，被同一探头接收。如果超声波在工件中的波在工件中的声速声速是已知的，设工件是已知的，设工件厚度为厚度为，脉冲，脉冲波从发射到接收的时间间隔波从发射到接收的时间间隔t t可以测量，因此可求出工件可以测量，因此可求出工件厚度为厚度为=t/23:07PM68超声波测距仪的设计超声波测距仪的设计-主要应用的是反射式检测方式主要应用的是反射式检测方式3:07PM69超声波测距仪的设计方案超声波发射头超声波发射头超声波接收头超声波接收头振荡电路振荡电路驱动电路驱动电路波形变换波形变换放大电路放大电路控制控制处理处理单元单元显示显示电源部分电源部分发射电路接收电路控制部分电源部分3:07PM70第三节第三节 声表面波传感器声表面波传感器一、声表面波的基本原理一、声表面波的基本原理一、声表面波的基本原理一、声表面波的基本原理二、二、二、二、SAWSAWSAWSAW传感器的工作原理传感器的工作原理传感器的工作原理传感器的工作原理三、三、三、三、SAWSAWSAWSAW传感器的主要应用传感器的主要应用传感器的主要应用传感器的主要应用3:07PM71一、声表面波的基本原理一、声表面波的基本原理声表面波简介声表面波简介3:07PM72瑞利波示意图瑞利波示意图瑞利波质点运动随深度的变化瑞利波质点运动随深度的变化瑞利波（瑞利波（瑞利波（瑞利波（RayleighRayleighRayleighRayleigh波）波）波）波）3:07PM73勒夫波（勒夫波（勒夫波（勒夫波（Love wavesLove wavesLove wavesLove waves）3:07PM742.2.声表面波的技术特点声表面波的技术特点4 4、声表面波器件可以十分方便地、声表面波器件可以十分方便地产生高频信号产生高频信号；1 1 1 1、具有较低的传播速度具有较低的传播速度，由由于声表面波的传播速度于声表面波的传播速度仅为电磁波的仅为电磁波的1/101/10-5-5，在其传播路径上容易取样和进，在其传播路径上容易取样和进行处理；行处理；2 2、低成本低成本，利用半导体工艺的光刻技术（平面工艺）；，利用半导体工艺的光刻技术（平面工艺）；3 3、高强度高强度，易于设计；，易于设计；3:07PM753:07PM76SAWSAWSAWSAW器件的工作原理器件的工作原理器件的工作原理器件的工作原理：通过对在压电基片上传播的声信号压电基片上传播的声信号进行各种处理进行各种处理，并利用声电换能器的特性来完成的。二、二、SAWSAW传感器的基本原理传感器的基本原理3:07PM771 1 1 1、SAWSAWSAWSAW叉指换能器的工作原理叉指换能器的工作原理叉指换能器的工作原理叉指换能器的工作原理（a a）单指叉指换能器，）单指叉指换能器，（b b）双电极叉指换能器）双电极叉指换能器。3:07PM78IDTsIDTsIDTsIDTs的参数：的参数：的参数：的参数：（1）叉指对数N；（2）孔径W(指条长度）；（3）指条宽度a；（4）指条间隔宽度b；（5）叉指的周期M。均匀叉指换能器均匀叉指换能器的指条宽度等于指条间隔宽度，即的指条宽度等于指条间隔宽度，即 a=b=M/4a=b=M/43:07PM79基片上电极制作流程示意图。（基片上电极制作流程示意图。（a a）基片前处理；（）基片前处理；（b b）镀金属膜；）镀金属膜；（c c）-（d d）在金属层上光刻；（）在金属层上光刻；（e e）金属层腐蚀；（）金属层腐蚀；（f f）除胶。）除胶。2 2 2 2、SAWSAWSAWSAW叉指换能器的制备叉指换能器的制备叉指换能器的制备叉指换能器的制备3:07PM803:07PM813 3、SAWSAW传感器的基本原理传感器的基本原理SAWSAWSAWSAW传感器特性传感器特性传感器特性传感器特性SAWSAWSAWSAW传感器优势传感器优势传感器优势传感器优势3:07PM82三、三、SAWSAW传感器的主要应用传感器的主要应用温度传感器压力传感器湿度传感器陀螺仪（角速率）气体(化学)传感器液体(生物)传感器压力检测温度检测电子标签识别物理传感器无线传感器化学、生物传感器*83基本原理：基本原理：基本原理：基本原理：基于基于基于基于SAWSAW传播速度的温度（传播速度的温度（传播速度的温度（传播速度的温度（T T）关联关系，其中）关联关系，其中）关联关系，其中）关联关系，其中TCDTCD为延迟温度系数，通常取决于压电基片材料的晶体结构以为延迟温度系数，通常取决于压电基片材料的晶体结构以为延迟温度系数，通常取决于压电基片材料的晶体结构以为延迟温度系数，通常取决于压电基片材料的晶体结构以及切向，及切向，及切向，及切向，速度变化，速度变化，速度变化，速度变化，0 0为为为为SAWSAW速度，速度速度，速度，T Trefref为参考温度），为参考温度），为参考温度），为参考温度），SAWSAW技术可用于温度的检测。技术可用于温度的检测。技术可用于温度的检测。技术可用于温度的检测。1 1 1 1、SAWSAWSAWSAW温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器压电基片选取：压电基片选取：压电基片选取：压电基片选取：一些具有较高温度一些具有较高温度系数的压电基片如铌酸锂，钽酸锂系数的压电基片如铌酸锂，钽酸锂以及以及LaLa3 3GaGa5 5SiOSiO4 4等材料广泛应用于温等材料广泛应用于温度传感器之中。度传感器之中。物理传感器物理传感器物理传感器物理传感器*84 基本思想：基本思想基本思想：基本思想：以以SAWSAW器件压电基片为压力振动膜，由于外加压器件压电基片为压力振动膜，由于外加压力引起振动膜弯曲变形及其表面的力引起振动膜弯曲变形及其表面的应力应力应力应力/应变的分布变化导致应变的分布变化导致应变的分布变化导致应变的分布变化导致SAWSAWSAWSAW传播速度发生改变，传播速度发生改变，传播速度发生改变，传播速度发生改变，通过采用以通过采用以SAWSAW器件为反馈元的振荡器器件为反馈元的振荡器模式，其模式，其频率输出信号即与所应用压力呈现良好的线性关系频率输出信号即与所应用压力呈现良好的线性关系，以此检测应用压力。以此检测应用压力。2 2、SAWSAW压力传感器压力传感器应用：应用：应用：应用：在某些心脏肺部驱动以及一些生物技术、工艺流程在某些心脏肺部驱动以及一些生物技术、工艺流程中得到较好的应用。中得到较好的应用。*853 3、SAWSAW湿度传感器湿度传感器 特点：特点：特点：特点：具有较高的灵敏度、稳定性、可靠性、低成本具有较高的灵敏度、稳定性、可靠性、低成本以及电信号输出易于与以及电信号输出易于与ICIC电路集成等特点。电路集成等特点。应用：应用：应用：应用：在各种园艺、农业、医药以及过程控制等领域在各种园艺、农业、医药以及过程控制等领域有着广泛应用前景。有着广泛应用前景。*864 4、SAWSAW陀螺仪（角速率传感器）陀螺仪（角速率传感器）基本思想：基本思想：基本思想：基本思想：通过旋转（通过旋转（）对）对SAWSAW的传播（质点的传播（质点m m的垂直旋的垂直旋转方向的速度分量转方向的速度分量V V）形成一种）形成一种CoriolisCoriolis力（力（F F）效应（）效应（F F2 2mVmV），结合参考振动模式来实现对角速率的检测。），结合参考振动模式来实现对角速率的检测。优势：优势：优势：优势：SAWSAW陀螺仪具有很强的抗击震动能力，可靠性高，陀螺仪具有很强的抗击震动能力，可靠性高，成本低，可不用真空封装而保持较高的灵敏度而成为最有潜成本低，可不用真空封装而保持较高的灵敏度而成为最有潜力的陀螺仪。力的陀螺仪。*87 主要应用主要应用主要应用主要应用:SAW SAW陀螺仪在消费性产品、工业以及医疗产陀螺仪在消费性产品、工业以及医疗产品中有着广阔的应用前景，特别在军用应用方面，如一些品中有着广阔的应用前景，特别在军用应用方面，如一些智能弹以及新型武器系统的旋转稳定系统。智能弹以及新型武器系统的旋转稳定系统。*88化学、生物传感器化学、生物传感器化学、生物传感器化学、生物传感器化学、生物武器等恐怖威胁，突发性生产、环境事故要求我们快速要求我们快速检测出危险检测出危险，以最大限度的减少人们的生命财产损失。由于SAW传感器显著的优势，其在化学、生物传感器领域受到越来越多的重视。一系列恐怖袭击事件也促使声表面波传感器从最开始的军工转而越来越多的在民用市场上出现。*89接触燃烧式气体传感器接触燃烧式气体传感器接触燃烧式气体传感器接触燃烧式气体传感器：检测范围小，仅限于可燃气体检测范围小，仅限于可燃气体;电化学气体传感器电化学气体传感器电化学气体传感器电化学气体传感器：不足之处是有寿命的限制一般为不足之处是有寿命的限制一般为两年。两年。半导体金属氧化物气体传感器半导体金属氧化物气体传感器半导体金属氧化物气体传感器半导体金属氧化物气体传感器：必须在高温下工作、对气体或必须在高温下工作、对气体或气味的选择性差、元件参数分散、气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想、功率高等方面。稳定性不理想、功率高等方面。1 1、SAWSAW气体传感器气体传感器现有气体传感技术：现有气体传感技术：现有气体传感技术：现有气体传感技术：*90 SAWSAWSAWSAW气体传感器：气体传感器：气体传感器：气体传感器：对象宽对象宽（多种相及界面）、（多种相及界面）、范围广范围广（多类物质与多种行业）、（多类物质与多种行业）、高灵敏高灵敏（mg-pgmg-pg级）、级）、快速响应快速响应、体积小体积小、低成本、可循环使用、可基阵组合和可智能网络低成本、可循环使用、可基阵组合和可智能网络化化等，而得到重视，是当前国际上实际应用的最为先进的等，而得到重视，是当前国际上实际应用的最为先进的气体传感器。气体传感器。自自19791979年年WohltjenWohltjenWohltjenWohltjen和和和和DessyDessyDessyDessy首次报道了首次报道了SAWSAW气体传感器气体传感器以来，经过以来，经过3030多年的研究与发展，结合多种敏感膜材料已多年的研究与发展，结合多种敏感膜材料已研制出针对研制出针对SOSOx x、NONOx x、COCOx x、H H2 2S S、丙酮、甲醇等多种有毒污、丙酮、甲醇等多种有毒污染气体检测的染气体检测的SAWSAW气体传感器，目前已开始在军用毒剂的检气体传感器，目前已开始在军用毒剂的检测、环境监测、药品食品分析及工业分析中得到应用测、环境监测、药品食品分析及工业分析中得到应用。*91 在国外在国外在国外在国外，如美国以及欧洲部分国家已经开始将这种结合声表如美国以及欧洲部分国家已经开始将这种结合声表面波技术的面波技术的毒剂传感器装备部队毒剂传感器装备部队。在我国在我国在我国在我国，关于这种传感器的研究仍然处于关于这种传感器的研究仍然处于研究阶段研究阶段。中国科中国科中国科中国科学院声学研究所学院声学研究所学院声学研究所学院声学研究所是目前率先开展声表面波技术在毒剂检测中应是目前率先开展声表面波技术在毒剂检测中应用的单位，在传感器功能结构、响应机制以及试验评价上已经用的单位，在传感器功能结构、响应机制以及试验评价上已经取得了较好的成果。取得了较好的成果。*92与选择性的敏感膜相结合与选择性的敏感膜相结合与选择性的敏感膜相结合与选择性的敏感膜相结合，由它来决定被测量的是什，由它来决定被测量的是什，由它来决定被测量的是什，由它来决定被测量的是什么物质；么物质；么物质；么物质；*93结合敏感膜材料的结合敏感膜材料的结合敏感膜材料的结合敏感膜材料的SAWSAWSAWSAW气体检测的气体检测的气体检测的气体检测的基本原理：基本原理：基本原理：基本原理：*94*95*96化学毒剂（化学毒剂（化学毒剂（化学毒剂（GBGBGBGB，GAGAGAGA，GDGDGDGD，以及，以及，以及，以及VXVXVXVX等）的检测应用等）的检测应用等）的检测应用等）的检测应用 典型应用典型应用典型应用典型应用*97*98 原理：原理：原理：原理：在压电基片表面覆盖一层具有低密度低剪切声波速在压电基片表面覆盖一层具有低密度低剪切声波速度的波导层，将声波能量集中于波导薄层之中，对外围扰动更度的波导层，将声波能量集中于波导薄层之中，对外围扰动更为灵敏。为灵敏。2 2、LOVELOVE波气体传感器波气体传感器*99LoveLoveLoveLove波形成的两个必备条件：波形成的两个必备条件：波形成的两个必备条件：波形成的两个必备条件：1.1.压电基片材料能支持剪切型声表面波的激发；压电基片材料能支持剪切型声表面波的激发；2.2.在压电基片表面覆盖一层剪切声波速度远低于压在压电基片表面覆盖一层剪切声波速度远低于压电基片的低密度波导层。电基片的低密度波导层。优势：优势：高灵敏度，波导层对叉指电极具有有效保护。高灵敏度，波导层对叉指电极具有有效保护。相对难点：相对难点：波导层的设计直接决定了传感器的灵敏度波导层的设计直接决定了传感器的灵敏度性能，即优化设计参数，寻取最优化波导层膜厚。性能，即优化设计参数，寻取最优化波导层膜厚。*100不同于不同于SAWSAW气体传感器，生物传感器的检测对象为液体气体传感器，生物传感器的检测对象为液体介质。瑞利型的介质。瑞利型的SAWSAW模式由于传播波的模式由于传播波的纵向分量在液体环境纵向分量在液体环境纵向分量在液体环境纵向分量在液体环境中受到抑制导致很大的衰减中受到抑制导致很大的衰减中受到抑制导致很大的衰减中受到抑制导致很大的衰减而不适于生物传感器应用。而不适于生物传感器应用。因此一些在液体环境下因此一些在液体环境下没有耦合声波能量衰减的剪切波没有耦合声波能量衰减的剪切波模式波模式波广泛应用于生物传感器之中，广泛应用于生物传感器之中，LoveLove波模式传感器表波模式传感器表现出卓越的灵敏度性能。现出卓越的灵敏度性能。3 3、LOVE波生物传感器波生物传感器 基本原理基本原理基本原理基本原理：典型生物传感器由：典型生物传感器由LoveLove波延迟线波延迟线，波导层波导层，载体金膜载体金膜以及以及敏感层敏感层构成。由于敏感膜材料对待测物的构成。由于敏感膜材料对待测物的吸吸附效应附效应所产生的质量负载引起所产生的质量负载引起声波速度声波速度、衰减衰减的变化，通的变化，通过评价过评价LoveLove延迟线的频率、衰减或者相位变化来评价待测延迟线的频率、衰减或者相位变化来评价待测物浓度物浓度。*101 对对SiOSiO2 2与与PMMAPMMA两种波导层材料构建的两种波导层材料构建的LoveLove波传感器对比发波传感器对比发现：现：覆盖聚合物膜材料的覆盖聚合物膜材料的覆盖聚合物膜材料的覆盖聚合物膜材料的LoveLoveLoveLove器件将获得更高的灵敏度器件将获得更高的灵敏度器件将获得更高的灵敏度器件将获得更高的灵敏度。*102常采用多波导层的常采用多波导层的常采用多波导层的常采用多波导层的LoveLoveLoveLove波器件模式波器件模式波器件模式波器件模式：有可能更好的改善传感器的质量灵敏度；有可能更好的改善传感器的质量灵敏度；有可能更好的改善传感器的质量灵敏度；有可能更好的改善传感器的质量灵敏度；另外，由于不同波导层材料温度系数的不同极性，另外，由于不同波导层材料温度系数的不同极性，另外，由于不同波导层材料温度系数的不同极性，另外，由于不同波导层材料温度系数的不同极性，将有效的改善整个传感器的温度稳定性，因此具有将有效的改善整个传感器的温度稳定性，因此具有将有效的改善整个传感器的温度稳定性因此具有将有效的改善整个传感器的温度稳定性，因此具有良好的应用前景。良好的应用前景。良好的应用前景。良好的应用前景。难点：最优化的波导层膜厚的提取。难点：最优化的波导层膜厚的提取。难点：最优化的波导层膜厚的提取。难点：最优化的波导层膜厚的提取。*103基本原理基本原理基本原理基本原理：由无线读取单元发射一定频率的电磁波信号，由由无线读取单元发射一定频率的电磁波信号，由SAWSAW器件的叉指换能器接收转换成器件的叉指换能器接收转换成SAWSAW，再由器件反射器发射回叉指，再由器件反射器发射回叉指换能器重新转换成电磁波信号由无线天线传输回读取单元。如果换能器重新转换成电磁波信号由无线天线传输回读取单元。如果在在SAWSAW器件表面施加物理（如温度、湿度或者应力、压力等）或器件表面施加物理（如温度、湿度或者应力、压力等）或者化学（如气体吸附等）参量扰动者化学（如气体吸附等）参量扰动即会引起声波速度发生变化，即会引起声波速度发生变化，从而引起无线单元接收的反射信号的频率或者相位发生相应改变，从而引起无线单元接收的反射信号的频率或者相位发生相应改变，实现对待测参量的无线检测实现对待测参量的无线检测。无线传感器无线传感器3:07PM104工作原理工作原理-压电效应压电效应压电材料压电材料(石英、压电陶瓷）特性石英、压电陶瓷）特性等效电路及测量电路等效电路及测量电路压电传感器的应用压电传感器的应用超声波传感器的原理及应用超声波传感器的原理及应用SAWSAW传感器的原理及应用传感器的原理及应用小小 结结作业调研压电传感器的应用实例（最好与生物医学工程相关）包括：压电式、超声波式、声表面波传感器 要求：每人PPT讲解5-8分钟成员：曾嘉、董傲、金纪勇、李浩、张弛