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无源SAW传感器的作业原理

无源SAW传感器的工作原理-SAW是一种能量集中在介质表面传播的弹性波,从严格意义上讲,泛指沿表面或界面传播的各种模式的波,不同的边界条件和传播介质条件可以激发出不同模式的 SAW。

SAW 是一种能量会集在介质外表传达的弹性波,从严厉意义上讲,泛指沿外表或界面传达的各种方式的波,不同的鸿沟条件和传达介质条件能够激宣布不同方式的 SAW。SAW 中比较常见的有瑞利波、水平剪切波、拉姆波、外表横波和乐甫波等。不同方式 SAW 依据其特色对外界物理化学量的灵敏性是不同的。例如,瑞利波对机械量灵敏,但因为其质点振荡存在笔直分量,因而对液体外表介质不灵敏;水平剪切波和乐甫波因为不存在笔直的振荡分量,对液体灵敏。SAW 最常用的动摇方式是瑞利波,所以评论瑞利波经常只用“SAW”来表明。同电磁波比较,SAW 具有以下特色:

(1) 较低的传达速度和较短的波长。SAW 器材的尺度比相应的电磁波器材尺度小得多,这样能够大幅度减小器材的体积和分量,有利于电子器材的超小型化。

(2) 因为 SAW 传达速度较慢,时变信号能够彻底出现在晶体基底外表上,易于对信号进行注入、提取和改换等处理。

(3) SAW 是晶体外表传达的弹性波,不触及晶体内部电子的搬迁进程,具有较强的抗辐射才能和较大的动态规模。

(4) SAW 器材选用单晶资料和平面工艺制造,重复性和一致性好,易于批量出产。

现在绝大多数的 SAW 器材都选用瑞利波作为完成途径。瑞利波是在半无限基片鸿沟条件下沿介质外表传达的声波,一起瑞利波对错色散波,即波速和频率无关。瑞利波的质点的运动是一种椭圆偏振,位移处于径向平面,即与外表笔直的平面。在各向异性固体中,它是由平行于传达方向的纵振荡和笔直于外表及传达方向的横振荡两者的组成,两者的相位相差 90度,振幅随深度的改变出现快速的衰减。如图所示,SAW 中质点位移振幅随深度呈指数衰减,瑞利波能量简直会集在 1~2 个波长的深度规模内。

SAW 传感器中的灵敏器材自身是无源的,也不需要像一般的无线 IC 卡那样,使用天线耦合得到所需电源,是一种真实的无源传感器。无源 SAW传感器代表 SAW 传感器的一个新发展方向,是继陶瓷、半导体和光纤等传感器之后发展起来的一种新式传感器。这类传感器能够灵敏电、热、力、声、光、化学及生物等各种因素,且大部分传感器作业时信号以 RF 信号方式输出,不需要有线衔接,因此在丈量方面具有得天独厚的优越性。此外,SAW 传感器还具有尺度小、价格低、精度高、灵敏度高及分辨率高级长处,并且集成电路工艺可与其制造工艺兼容,可将传感器和信号处理电路制造在同一芯片上,这样不光可靠性、重复性好,并且适合大规模出产,是一种很有发展前途的传感器。

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