一種利用兩個聲表面波諧振器分離溫度影響的裝置及方法制造方法及圖紙

該發明專利技術公開了一種利用兩個聲表面波諧振器分離溫度影響的裝置及方法，屬于聲表面波傳感器的設計領域。該裝置包括：兩個聲表面波諧振器，所述的兩個聲表面波諧振器沿待測件的主應變方向設置于待測件上，且兩個聲表面波諧振器的聲表面波傳播方向與待測件的主應變方向相同，所述聲表面波諧振器包括壓電基底和設置于壓電基底上的電極；其特征在于所述兩個聲表面波諧振器壓電基底材料的切向不同，并在其中一個聲表面波諧振器的壓電基底上設置一層覆蓋電極且使兩個聲表面波諧振器的轉變溫度相同的薄膜。該裝置利用兩個器件溫度參數相同，應變參數不同的特性，抵消掉溫度參數對聲表面波器件的影響，最終實現對應變的測量。

Device and method for separating temperature influence by using two surface acoustic wave resonators

The invention discloses a device and a method for separating the temperature influence by using two surface acoustic wave resonators, belonging to the design field of surface acoustic wave sensors. The device comprises two surface acoustic wave resonator, two surface acoustic wave resonators arranged along the direction of principal strain samples in the samples, and the two surface acoustic wave propagation direction and the direction of principal strain samples is the same as that of the surface acoustic wave resonator including electrode pressure the electrical substrate and arranged on the piezoelectric substrate; wherein the two surface acoustic wave resonator piezoelectric substrate and a tangential, and the two electrode layer covering the transition temperature of surface acoustic wave resonator of the same film provided on the piezoelectric substrate in which a surface acoustic wave resonator. The device uses the characteristics of the same temperature parameters and different strain parameters of two devices to counteract the influence of temperature parameters on surface acoustic wave devices, and finally realizes the measurement of strain.

【技術實現步驟摘要】
一種利用兩個聲表面波諧振器分離溫度影響的裝置及方法
本專利技術屬于聲表面波傳感器的設計領域,涉及一種利用兩個聲表面波諧振器構建應變傳感器的設計方法，具體為一種利用鍍膜改變聲表面波諧振器轉變溫度的方法。
技術介紹
聲表面波(SurfaceAcousticWave，SAW)泛指在彈性體自由表面產生并沿表面和界面傳播的各種波。SAW器件通過利用SAW波傳播并處理信號。SAW器件主要由叉指換能器(Interdigital，IDT)和壓電材料基底構成。壓電材料是信號傳播和能量轉換的重要載體，當壓電基底受到壓力時基底兩端會產生電荷形成電勢差。IDT可以直接激勵和傳播SAW，當輸入端輸入電信號時，壓電基底材料通過逆壓電效應將電信號轉換為機械能，并以SAW的形式在材料表面傳播，當SAW抵達IDT輸出端時，壓電基底材料再通過壓電效應將機械能轉換成電信號輸出，通過IDT的頻率響應和脈沖響應實現傳感功能。SAW應變傳感器是利用SAW器件來檢測應變變化的傳感器，當SAW器件受到應力作用時。按照SAW應變傳感器構造類型的不同，可以將其分為延遲型SAW應變傳感器和諧振型SAW應變傳感器。傳統的基于SAW諧振器的應變傳感器是在壓電基片上制作一個SAW諧振器，通過測試其諧振頻率和溫度的關系，來獲得應變參數。然而，實驗結果表明，SAW應變傳感器的諧振頻率會同時受溫度變化和應變變化的影響，這導致傳統的SAW應變傳感器無法在變溫環境下使用，只能在溫度恒定的環境下進行應變測量。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對SAW應變傳感器的諧振頻率同時受溫度和應變的影響的問題，提出一種利用兩種壓電材料的聲表面波傳感器及其設計方案，以在全溫測量范圍內測量，并分離溫度變化對諧振頻率的影響。本專利技術采用的技術方案為：一種利用兩個聲表面波諧振器分離溫度影響的裝置，該裝置包括：兩個聲表面波諧振器，所述的兩個聲表面波諧振器沿待測件的主應變方向設置于待測件上，且兩個聲表面波諧振器的聲表面波傳播方向與待測件的主應變方向相同，所述聲表面波諧振器包括壓電基底和設置于壓電基底上的電極；其特征在于所述兩個聲表面波諧振器壓電基底材料的切向不同，并在其中一個聲表面波諧振器的壓電基底上設置一層覆蓋電極且使兩個聲表面波諧振器的轉變溫度相同的薄膜。進一步的，所述覆蓋在其中一個聲表面波諧振器上的薄膜的材料為SiO2。一種利用兩個聲表面波諧振器分離溫度影響的方法，采用如下公式計算出待測件只對應變的頻率響應：其中：ε表示應變頻率響應，fr1為第一聲表面波諧振器的諧振頻率，fr2為第二聲表面波諧振器的諧振頻率；fr1＝fr01+a1T+b1T2+s1ε，fr2＝fr02+a2T+b2T2+s2ε，fr01、fr02分別為第一、第二聲表面波諧振器在同一參考溫度下的諧振頻率，a1和a2為第一、第二聲表面波諧振器的一階溫度頻率系數，b1和b2分別為第一、第二聲表面波諧振器的二階溫度頻率系數，s1和s2分別為第一、第二聲表面波諧振器的應變頻率系數，T為溫度。綜上所述，本設計通過在SAW諧振器上生長薄膜，使不同基底材料的聲表面波器件轉變溫度相同，利用兩個器件溫度參數相同，應變參數不同的特性，抵消掉溫度參數對聲表面波器件的影響，最終實現對應變的測量。附圖說明圖1為不同切向的傳感器的溫度響應圖2為傳感器結構示意圖圖3為電極結構示意圖圖4為切向為(0，138.5°，27°)的傳感器鍍膜前后的溫度頻率響應具體實施方式1.SAW諧振器的制備:采用微電子光刻工藝將SAW諧振器制作在不同切向的壓電基片上,再采用電子束蒸發技術在此基片上生長Au電極,然后通過去膠液剝去剩下的膠，從而制成SAW諧振器，利用等離子體化學氣相沉積法在其中一個SAW諧振器上沉積一層Si02薄膜，改變此器件的轉變溫度，使其與另外一個器件相同，即2.溫度應變測試:將步驟1制作好的兩個器件粘接在應變測試件上同水平位置，其SAW傳播方向平行于主應變方向。在不同溫度下分別對兩個器件進行應變測試，得到fr01，a1，fr02，a2，s1，s2等參數值。得到這些參數后，通過測試兩個器件的應變頻率響應，則由公式：可得準確的應變值。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用兩個聲表面波諧振器分離溫度影響的裝置，該裝置包括：兩個聲表面波諧振器，所述的兩個聲表面波諧振器沿待測件的主應變方向設置于待測件上，且兩個聲表面波諧振器的聲表面波傳播方向與待測件的主應變方向相同，所述聲表面波諧振器包括壓電基底和設置于壓電基底上的電極；其特征在于所述兩個聲表面波諧振器壓電基底材料的切向不同，并在其中一個聲表面波諧振器的壓電基底上設置一層覆蓋電極且使兩個聲表面波諧振器的轉變溫度相同的薄膜。

【技術特征摘要】
1.一種利用兩個聲表面波諧振器分離溫度影響的裝置，該裝置包括：兩個聲表面波諧振器，所述的兩個聲表面波諧振器沿待測件的主應變方向設置于待測件上，且兩個聲表面波諧振器的聲表面波傳播方向與待測件的主應變方向相同，所述聲表面波諧振器包括壓電基底和設置于壓電基底上的電極；其特征在于所述兩個聲表面波諧振器壓電基底材料的切向不同，并在其中一個聲表面波諧振器的壓電基底上設置一層覆蓋電極且使兩個聲表面波諧振器的轉變溫度相同的薄膜。2.如權利要求1所述的一種利用兩個聲表面波諧振器分離溫度影響的裝置，其特征在于所述覆蓋在其中一個聲表面波諧振器上的薄膜的材料為SiO2。3.一種利用兩個聲表面波諧振器分離溫度影響的方法...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭斌，崔亦霖，張萬里，喻恒，鄧澤佳，劉興釗，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川,51