学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

无源无线声表面波温度传感器的设计

作　者: 王琼
导　师: 叶学松
学　校: 浙江大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 无源无线声表面波温度传感器谐振器石英铌酸锂
分类号: TP212.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 390次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

声表面波传感器因具有体积小、测量精度高以及能在高压、高温和无需电源供电等特殊环境下工作的优势被广泛应用于无源无线测量领域。本文在深入全面分析了当前两种典型的延迟线型和谐振型声表面波温度传感器的基础上,针对无源无线遥测的应用需求,以YZ切LiNbO3、128°YX切LiNbO3、ST切石英和YX切石英四种不同压电敏感材料为基底,对单端口谐振型声表面波温度传感器的设计和制作进行了全面细致的分析研究。首先,本文通过理论计算得到了四种压电晶体材料的声表面波速度、频率温度系数和机电耦合系数等物理特性参数,在上述研究的基础上,设计和制作了50多种不同结构的无源无线声表面波温度传感器；最后,本文对上述声表面波温度传感器的品质因数、温度灵敏度、回波信号以及传输距离对温度测量精度的影响进行了较为全面的综合测试。研究结果表明：(1)铌酸锂声表面波温度传感器较石英传感器具有较大的频率温度系数。(2)在0～80℃范围内,YZ切LiNbO3、128°YX切LiNbO3和YX切石英较ST切石英的温度传感器具有线性的温度频率特性。(3)石英声表面波温度传感器较铌酸锂传感器具有较大的品质因数和较强的回波信号。(4)在相同的测试条件下,当无线传输距离小于10cm时,YZ切铌酸锂温度传感器的测量精度较高；当距离超过10cm后,YX切石英传感器具有较高的测量精度。上述研究结果对单端口谐振型声表面波温度传感器的设计和制作具有普遍的指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
致谢  6-7
目录  7-10
第1章绪论  10-15
  1.1 声表面波技术的发展  10-11
  1.2 声表面波传感器的发展  11-12
  1.3 无源无线声表面波温度传感器的国内外研究现状  12-13
  1.4 课题研究意义  13-14
  1.5 课题研究内容  14-15
第2章无源无线声表面波温度传感器简介  15-19
  2.1 引言  15
  2.2 无源无线延迟线型SAW温度传感器  15-16
    2.2.1 无源无线延迟线型SAW温度传感器的原理  15-16
    2.2.2 无源无线延迟线型SAW温度传感器的特点  16
  2.3 无源无线谐振型SAW温度传感器  16-19
    2.3.1 无源无线谐振型SAW温度传感器的原理  17-18
    2.3.2 无源无线谐振型SAW温度传感器的特点  18-19
第3章谐振型SAW温度传感器的设计  19-32
  3.1 引言  19
  3.2 谐振型SAW温度传感器压电材料的研究  19-25
    3.2.1 声表面波速度(V)  20-24
    3.2.2 频率温度系数(TCF)  24-25
    3.2.3 机电耦合系数(K~2)  25
  3.3 叉指换能器的设计  25-27
    3.3.1 叉指换能器的原理  26
    3.3.2 叉指换能器参数的设计  26-27
  3.4 反射栅的设计  27-30
    3.4.1 反射栅的原理  27-28
    3.4.2 反射栅参数的设计  28-29
    3.4.3 反射栅与叉指换能器之间距离的设计  29-30
  3.5 谐振型SAW温度传感器版图设计  30-32
    3.5.1 谐振型SAW温度传感器的设计参数  30-31
    3.5.2 Tanner Tool Pro版图设计  31-32
第4章 SAW温度传感器的制作  32-39
  4.1 引言  32
  4.2 SAW温度传感器的制作流程  32-33
  4.3 镀膜技术  33-34
  4.4 光刻技术  34-37
    4.4.1 掩膜  34-35
    4.4.2 光刻胶  35
    4.4.3 曝光和显影  35-36
    4.4.4 蚀刻  36-37
    4.4.5 去胶  37
  4.5 温度传感器封装技术  37-39
    4.5.1 传感器陶瓷SMD封装结构  38
    4.5.2 陶瓷SMD封装步骤  38-39
第5章无源无线SAW温度传感器接口电路设计  39-47
  5.1 引言  39
  5.2 无源无线SAW温度传感器检测原理  39
  5.3 源无线SAW温度传感器  39-47
    5.3.1 谐振型SAW传感器的电学模型  40-42
    5.3.2 天线  42-43
    5.3.3 阻抗匹配网络  43-47
      5.3.3.1 阻抗匹配网络的结构  43-44
      5.3.3.2 匹配网络的设计方式  44-45
      5.3.3.3 匹配网路设计步骤  45-47
第6章无源无线SAW温度传感器谐振器性能研究  47-58
  6.1 引言  47
  6.2 传感器S参数简介  47-53
    6.2.1 网络分析仪  47-48
    6.2.2 网络的S参数  48-49
    6.2.3 SAW谐振器S_(21)参数的测量  49-51
      6.2.3.1 S_(21)参数的测试步骤  49-50
      6.2.3.2 S_(21)参数测试结果与分析  50-51
    6.2.4 SAW谐振器S_(11)参数的测量  51-53
      6.2.4.1 S_(11)参数的测试步骤  52
      6.2.4.2 S_(11)参数测试结果与分析  52-53
  6.3 SAW谐振器回波信号的研究  53-58
    6.3.1 NI虚拟仪器硬件测试平台  53-54
    6.3.2 LabView软件设计  54-56
    6.3.3 回波信号的研究  56-58
第7章无源无线SAW温度传感器温度特性研究  58-64
  7.1 引言  58
  7.2 传感器温度特性测试硬件平台  58
  7.3 SAW传感器温度灵敏度研究  58-61
    7.3.1 LabView软件设计  59
    7.3.2 传感器温度测试结果与分析  59-61
  7.4 SAW传感器温度测量精确度与距离测试  61-64
    7.4.1 LabView软件设计  62-63
    7.4.2 温度测量精确度与距离测试结果  63-64
第8章总结与展望  64-65
参考文献  65-68
作者在硕士期间所取得的科研成果  68

无源无线声表面波温度传感器的设计

内容摘要

全文目录

相似论文