切趾和抽指双加权延迟线型SAW压力传感器的设计文献综述

文献综述

1855年，英国物理学家瑞利（Railey）根据对地震波的研究，从理论上阐明了在弹性固体内除存在纵波和剪切波外，还可能存在一种波，这种弹性波沿半无限固体表面传播，称为瑞利波或声表面波（SAW.Surface Acoustic Wave）。1965年，美国的White等人利用叉指换能器(interdigital transducers，IDT)直接在压电介质上有效地激励出SAW，此后，SAW技术迅猛发展。基于SAW对某些物理、化学、生物量的敏感特性，许多各具特色的SAW器件被开发出来。声表面波传感器的构造，按照叉指换能器(IDT)电极的设计不同，可以产生许多种类。

IDT的脉冲响应的包络和它的指长重迭的包络一一对应;而IDT的频率响应和它的脉冲响应之间也具有一一对应的关系，即频率响应和脉冲响应是一对傅里叶变换，因此原则上只要按一定的规律改变IDT的重迭长度，就可以实现各种不同要求的频率响应，这种改变IDT的重迭长度实现频率响应的加权方法就是切趾加权；抽指加权是从均匀间隔等指长的IDT中有选择地抽掉一些电极，使得抽指以后IDT的脉冲响应包络之下的积累面积和它所逼近的指长重迭加权换能器的脉冲响应包络之下的积分面积处处相等。

表面波是在压电基片材料表面上产生并传播、且其振幅随着深入基片材料的深度增加而迅速减少的一种弹性波。在声表面波的传播路径上以某种方式（施加机械应力或电场,或通过沉积的化学界面吸收膜的吸附等）调制声表面波，产生可以探测的声表面波传播特性的变化,便可构成各种SAW传感器。相对于其他传感器，声表面波传感器具有如下优点：1、由于声表面波器件的压电及可工作在射频频段的特性，使得SAW传感器非常适用于无线遥测且实现传感器的无源化。2、高精度、高灵敏度、高分辨率、重复性好，通常可以检测常规传感器难以检测到的微小变化量。3、读取范围大且可靠，可达数米。4、微型化，可做成贴片式传感器。5、低成本，平面制作工艺，易于大规模生产，维护简单。6、长寿命，可在高温差(一100℃～300℃)、强电磁干扰等恶劣环境下工作数十年。

声表面波有源传感器的研究早在上世纪70年代就已开展，最近几年已经研究出多种用声表面波元件为载体的传感器。而无源无线声表面波传感器是一项较新的传感器研究领域，国外始于上世纪八十年代中后期，目前，该传感器原理及应用的研究主要集中在欧美同等发达国家和地区。而国内从上世纪九十年代中后期才开始探索，近几年来，国内外对单个无源无线传感器、标识器的研究取得了许多的进展，取得许多的研究成果，扩展到许多应用领域。

SAW传感器大部分以铌酸锂作为基底材料，延迟线型SAW大部分作为谐振器使用，因为延迟线型SAW加工比较简单;SAW传感器基本上工作在200MHz以下，这是由加工难度和数据获取处理难度共同决定的。

目前我国的SAW技术相比于国外比较落后，我国需要尽快的提升这一方面的能力，避免出现之前华为公司出现的被国外封锁技术的情况；同时我国目前关于SAW传感器的研究大部分停留在实验室阶段，我国在这方面的公司比较少，因此具有很大的市场愿景。

参考文献：