声表面波技术
声表面波简介
声表面波简介声表面波技术是六十年代末期才发展起来的一门新兴科学技术，它是声学和电子学相结合的一门边缘学科。
由于声表面波的传播速度比电磁波慢十万倍，而且在它的传播路径上容易取样和进行处理，因此，用声表面波去模拟电子学的各种功能，能使电子器件实现超小型化和多功能化。
同时，由于声表面波器件在甚高频和超高频波段内以十分简单的方式提供了其它方法不易得到的信号处理功能，因此，声表面波技术在雷达、通信和电子对抗中得到了广泛的应用。
声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波。
早在九十多年前，人们就对这种波进行了研究。
1885 年，瑞利根据对地震波的研究，从理论上阐明了在各向同性固体表面上弹性波的特性。
但由于当时的科学技术水平所限，这种弹性表面波一直没有得到实际上的应用。
直到六十年代，由于半导体平面工艺以及激光技术的发展，出现了大量人造压电材料为声表面波技术的发展提供了必要的物质和技术基础。
1949 年，美国贝尔电话实验室发现了LiNbO3单晶。
1964 年产发表了激发弹性表面波平面结构换邹器的专利。
特别应该指出的是，1965 年，怀特（R . M.white）和沃尔特默（F.W.voltmer ）在应用物理杂志上发表了题为“一种新型表面波声－电换能器― 叉指换能器”的论文，从而取得了声表面波技术的关键性突破。
声表面波器件的基本结构和工作原理声表面波器件是在压电基片上制作两个声一电换能器―叉指换能器。
所谓叉指换能器，就是在压电基片表面上形成形状像两只手的手指交叉状的金属图案，它的作用是实现声一电换能。
声表面波器件的工作原理是，基片左端的换能器（输入换能器）通过逆压电效应将愉入的电信号转变成声信号，此声信号沿基片表面传播，最终由基片右边的换能器（输出换能器）将声信号转变成电信号输出。
整个声表面波器件的功能是通过对在压电基片上传播的声信号进行各种处理，并利用声一电换能器的待性来完成的。
声表面波技术有如下的特点：第一，声表面波具有极低的传播速度和极短的波长，它们各自比相应的电磁波的传播速度的波长小十万倍。
SAW声表面波技术知识简介（新手篇）
SAW声表面波技术知识简介（新手篇）声表面波技术是六十年代末期才发展起来的一门新兴科学技术，它是声学和电子学相结合的一门边缘学科。
由于声表面波的传播速度比电磁波慢十万倍，而且在它的传播路径上容易取样和进行处理，因此，用声表面波去模拟电子学的各种功能，能使电子器件实现超小型化和多功能化。
同时，由于声表面波器件在甚高频和超高频波段内以十分简单的方式提供了其它方法不易得到的信号处理功能，因此，声表面波技术在雷达、通信和电子对抗中得到了广泛的应用。
声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波。
早在九十多年前，人们就对这种波进行了研究。
1885年，瑞利根据对地震波的研究，从理论上阐明了在各向同性固体表面上弹性波的特性。
但由于当时的科学技术水平所限，这种弹性表面波一直没有得到实际上的应用。
直到六十年代，由于半导体平面工艺以及激光技术的发展，出现了大量人造压电材料为声表面波技术的发展提供了必要的物质和技术基础。
1949 年，美国贝尔电话实验室发现了LiNbO3单晶。
1964 年产发表了激发弹性表面波平面结构换邹器的专利。
特别应该指出的是，1965年，怀特(R .M.white)和沃尔特默(F.W.voltmer)在应用物理杂志上发表了题为“一种新型表面波声-电换能器―叉指换能器”的论文，从而取得了声表面波技术的关键性突破。
声表面波器件的结构和原理声表面波器件是在压电基片上制作两个声一电换能器——叉指换能器。
所谓叉指换能器，就是在压电基片表面上形成形状像两只手的手指交叉状的金属图案，它的作用是实现声一电换能。
声表面波器件的工作原理是，基片左端的换能器(输入换能器)通过逆压电效应将愉入的电信号转变成声信号，此声信号沿基片表面传播，最终由基片右边的换能器(输出换能器)将声信号转变成电信号输出。
整个声表面波器件的功能是通过对在压电基片上传播的声信号进行各种处理，并利用声一电换能器的待性来完成的。
声表面波技术的特点第一，声表面波具有极低的传播速度和极短的波长，它们各自比相应的电磁波的传播速度的波长小十万倍。
声表面波原理
声表面波原理声表面波（Surface Acoustic Wave, SAW）是一种在固体表面传播的机械波，具有许多独特的特性和应用。
声表面波可以在固体表面上沿着微细晶体结构传播，其传播速度和频率范围可通过晶体材料的选择和加工工艺进行调控。
声表面波技术已经在无线通信、传感器、滤波器、延迟线、微波器件等领域得到广泛应用。
声表面波的原理主要基于固体材料的弹性性质和表面结构的特殊性。
当外部施加声激励信号时，固体表面上的晶格结构会发生微小的变形，这种变形会形成一种沿着表面传播的机械波，即声表面波。
声表面波的传播速度取决于材料的弹性模量和密度，而频率范围则取决于晶格结构和加工工艺。
声表面波的特性使其在无线通信领域得到了广泛的应用。
利用声表面波器件可以实现无源无线传感器网络中的无源传感器节点与中心控制器之间的无线通信，同时也可以实现射频信号的滤波和延迟线功能。
声表面波滤波器具有高品质因数和良好的频率选择性，可以用于无线通信系统中的信号调制和解调，以及频谱分析等应用。
另外，声表面波传感器也是声表面波技术的重要应用之一。
声表面波传感器利用声表面波在固体表面上的传播特性，可以实现对压力、温度、湿度、气体浓度等物理量的高灵敏度、高精度检测。
声表面波传感器具有体积小、功耗低、响应速度快等优点，已经在环境监测、医疗诊断、工业控制等领域得到了广泛应用。
此外，声表面波技术还可以用于微波器件中的延迟线和滤波器。
声表面波延迟线可以实现微波信号的相移和延迟，用于无线通信系统中的信号处理和频率合成。
声表面波滤波器则可以实现对微波信号的频率选择性和抑制非期望频率成分，用于无线通信系统中的信号调制和解调。
总的来说，声表面波技术具有许多独特的特性和应用，已经成为无线通信、传感器、滤波器、延迟线、微波器件等领域中的重要技术手段。
随着固体材料和加工工艺的不断进步，声表面波技术将会在更多领域得到广泛应用，并为人类社会的发展带来更多的便利和可能。
声表面波促进伤口愈合的原理与控制方法
声表面波促进伤口愈合的原理与控制方法Surface acoustic wave (SAW) is a type of sound wave that travels along the surface of a material, such as a biological tissue or an artificial substrate. The promotion of wound healing by SAW is based on its ability to induce mechanical stress and strain in the tissue, which in turn activates cellular responses involved in the healing process.表面声波（SAW）是一种沿着材料表面传播的声波，例如生物组织或人工基板。
声表面波促进伤口愈合的原理基于其能够在组织中诱导机械应力和应变，进而激活参与愈合过程的细胞反应。
When SAW is applied to a wound, it generates mechanical forces that can stimulate the migration and proliferation of fibroblasts, which are key players in the production of extracellular matrix and collagen, essential for tissue repair and wound closure. Additionally, SAW has been shown to modulate the inflammatory response at the wound site, reducing the levels of pro-inflammatory cytokines and promoting the secretion of anti-inflammatory factors, which helps to create a more favorable environment for healing.当SAW应用于伤口时，它会产生机械力，可以刺激成纤维细胞的迁移和增殖，这些细胞是产生细胞外基质和胶原蛋白的关键参与者，对于组织修复和伤口闭合至关重要。
声表面波
以伴有电场分布的弹性波形式在压电基底介质中沿表面传播出去。这一表面波传到压电介质的另一 端时，被另一个叉指换能器接收，再转换成电信号。这样，就在同一个压电基底上完成了电-声-电 的转换过程。 在此过程中， 如果对信号进行加工处理,就构成声表面波器件,由此而形成声表面波技术。 声表面波技术的特点是：①声波比电磁波的传播速度要小 5 个数量级；在相同频率下，波长也短 5 个数量级，因而器件体积将大大缩小；②信号的转换和传递是在压电晶体表面进行的，因而采用半 导体平面工艺就可以制做器件。此外，信号的提取，注入和加工处理也很方便。
声表面波
深圳市思在固体半空间表面存在的一种沿表面传播，能量集中于表面附近的弹性波。声表面波又称为表面声 波。 1885 年，英国物理学家 J.W.瑞利从理论上预言，在各向同性均匀固体表面存在声表面波，故 又称为瑞利波。声表面波的传播速度 Vs 满足瑞利方程
压电晶体本身是换能介质，在传播声表面波的压电晶体表面可以制做电声换能器，使电能和声能互 相转换。叉指换能器（图 2[ 叉指换能器结构]）能有效地产生和接收声表面波。这种换能器是在一 仔细取向和抛光的压电晶体表面上沉积两组互相交错分布的、梳状的金属条带(叉指)，每组叉指跟 一个称之为汇流条的金属条相连接。通过汇流条把电信号加在这两组叉指上，就会产生以一对叉指 间隔为周期的电场分布。通过电声耦合，即产生一个弹性应变的分布。它激发固体质点的振动，并
以上内容源自：
式中 V1 和 Vt 分别为固体中纵波和横波的传播速度。对于实际的固体，声表面波的传播速度比横波 速度约慢 10％。这时，表面波的传播是非频散的。它的质点振动位移有两个相位差为 90 的分量： 一个垂直于表面,另一个顺着表面内波的传播方向。 它们的幅度随着深度的加深， 虽不一定是单调的， 但最终将趋向于零（图 1[ 各向同性均匀固体中声表面波]）。由图可见，当深度在几个波长以后， 其幅度就已很小。 在自然现象中，如在地震时，就存在声表面波。在超声技术领域，它最初用作声 延迟线和用于检测表面缺陷等方面。但由于激发和检测表面波比较复杂，其应用受到一定限制。 声 表面波不仅可以在各向同性均匀固体中传播， 而且也可以在不均匀的 （如分层的） 固体介质中传播。 不过，这时它是频散的，并且有多种模式。 在各向异性介质（如晶体）中，也可能存在声表面波，但由于介质的各向异性，其传播特性随表面 的取向和传播方向而不同，而质点振动一般有三个分量。对于均匀的晶体，其传播也是非频散的。 1965 年，人们发现，在具有压电性的晶体上声表面波也可以传播。由于存在压电性，在电声之间存 在耦合。在这种波传播时，不仅有力学质点的振动，而且电场分布也随之传播。这时，在晶体半空 间内电场最终也随深度趋向于零。同时，在界面另一边的真空中，也有电场传播，并随对表面距离 的增加而逐步减小； 如果在压电晶体表面沉积上一层很薄的良导体 （金属膜） 就会使表面电场短路， 从而降低声表面波的速度。前者称为自由表面，后者称为金属化表面。
声表面波标签的特点
声表面波标签的特点声表面波标签（Surface Acoustic Wave Tags，SAW标签）是一种无源无源电子标签，它利用声表面波技术实现数据的传输和存储。
它具有许多独特的特点，使其在各个领域广泛应用。
本文将深入探讨声表面波标签的特点，并分享对其的观点和理解。
一、声表面波标签的基本原理声表面波标签的基本原理是利用声表面波传感器和反射器实现数据的传输。
当读写设备中的射频场与标签中的天线共振时，数据被通过声表面波传感器转化为声表面波信号，并在反射器中反射回来。
读写设备通过解码声表面波信号来获取数据，并实现对标签的读写操作。
二、声表面波标签的特点1. 高安全性：声表面波标签采用接触式读写方式，相比于其他无源电子标签（如RFID标签），其读写距离更短，减少了无意中被非法读取或克隆的风险，提高了数据的安全性。
2. 高可靠性：声表面波标签的数据传输基于声表面波技术，可以克服传统电磁波通信中的多径效应和多径干扰问题，减少信号的丢失和干扰，提高了数据传输的可靠性。
3. 高读取精度：声表面波标签的传感器具有较高的灵敏度，可以实现高精度的数据读取。
这使得声表面波标签在要求读取精度较高的场景中得到广泛应用，如物流追踪、库存管理等。
4. 高适应性：声表面波标签可以工作在不同频率范围内，具有很强的适应性。
由于其无源无源的特点，不需要电池供电，可以在各种环境下工作并且具有较长的使用寿命。
5. 大容量存储：声表面波标签中的反射器可以根据实际需求设计成各种形式，从而提供不同容量的存储空间。
这使得声表面波标签适用于不同规模和需求的应用场景。
三、对声表面波标签的观点和理解声表面波标签作为一种新兴的无源无源电子标签技术，具有广泛的应用前景。
我对于声表面波标签的特点和优势表示认同。
声表面波标签的高安全性对于一些对数据安全性要求较高的场景具有重要意义。
在金融领域和军事领域，声表面波标签可以有效防止敏感信息被非法读取或篡改，提高数据的安全性。
SAW技术
4.5 声表面波传感器
声表面波传感器是利用声表面波器件为转换元件， 将感受到的被测量参数转换成可用于输出信号的传感 器。例如，当外界因数（如压力、温度、加速度、气 体、化学和生物环境变化等）对声表面波传播特性产 生影响时，在声表面波器件的各项参数上就可以反映 出来，因此可以利用这种现象制备各种压力、温度、 加速度、流量、化学、生物传感器，用于测量和监控 各种化学和物理参数。
声表面波谐振器结构
随着通信技术的发展，对信号源的高频 化、高准确度和高稳定度提出了越来越高的要 求，信号源的设计一般是采用石英晶体谐振器 在低频下产生振荡（一般为几兆赫或几十兆 赫），然后采用倍频的办法形成高频信号，这 样作的优点是石英晶体谐振器的频率稳定度高， 缺点是线路复杂，体积大，成本高，同时经过 几次倍频之后，相位噪声变大； 采用声表面波谐振器可以直接在GHZ频带 产生振荡而形成高频信号，无需倍频，这样简 化了线路，缩小了体积，降低了成本，减小了 相位噪声，同时提高了可靠性
4.2 声表面波延迟线
延迟线：信号在传输过程中，由于多种因素的影响，
总会发生不同程度的延迟，要求统一处理的信号出现了 时间差。为了把这种时间差纠正过来，就需要将早到达 的 信号延迟一段时间。延迟线就是能将电信号延迟一 段时间的器件。 左端的IDT将输入电信号转变 成声信号，通过声媒质表面 传播后，由右端的IDT将声信 号还原成电信号输出。延迟 时间τ 的大小取决于基片媒 质的声表面波速度v和两换能 器之间的距离L，即τ = L／v。 SAW延迟线原理
声表面波传感器分类
物理传感器
温度传感器 压力传感器 湿度传感器 加速度传感器 陀螺仪（角速率）传感器 酶以及免疫传感 器
声表面波压力传感器
SAW压力传感器是较早研究的一种SAW传 感器。其工作原理是基于声表面波器件在基底 压电材料受到外界作用力作用后，材料内部各 点的应力发生变化，通过压电材料的非线性弹 性行为，使材料的弹性常数、密度等随外界作 用力的变化而变化，从而导致声表面波得到传 播速度的变化。同时，压电材料受到作用力后， 使声表面波谐振器的结构尺寸发生变化，从而 导致声表面波的波长改变。声表面波谐振器的 谐振频率f=v/λ ，于是谐振频率变化。测量材 料频率大小就可以知道外界作用力的大小。
声表面波技术
Vibration and Acceleration SAW Sensor
f
v l
n
E 2
23
SAWR由左右两个反射栅阵 列构成谐振腔，声表面波在两个 反射栅之间来回反射、叠加、共 振形成驻波。对于叉指间隔和反 射栅指条间隔均匀分布的SAWR， 谐振型振荡器的振荡频率为：
（a）单端对谐振器
fv v
2lP
（b）双端对谐振器
SAWR器件的品质因数Q值高、插损小，由于Q值
5. SAW器件材料
SAW器件的特性在很大程度上是由压电基片材 料决定的，一般描述SAW器件材料的性能指标有： 机电耦合系数，延时温度系数，相速度、各向异性 因子、插入与传播损耗、密度、弹性模量与杨氏模 量等。
15
目前使用的SAW基片材料主要有： 压电单晶：石英（SiO2）、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂 （LiTaO3）、铌酸钾（KNbO3）等，重复性好、可靠性高、 传播损耗小 ，一般它们是各向异性材料 ，难以同时满足机电 耦合系数高，而温度系数又要小的要求； 压电陶瓷：机电耦合系数最大 ，一致性差 ，工作频率受到多 晶晶粒大小和晶粒间界状况、内部气孔大小的限制，一般只适 宜作低频器件。 压电薄膜：如ZnO ，表面波传播特性由压电薄膜和衬底的特 性共同决定，它可以很方便的与半导体电子器件集成为单片器 件，使声表面波信号处理器件或传感器与外围电路集成化
接收端
接地电极 压电基体
10
SAW的描述
❖ 声波可以用质点离开平衡位置的位移来表示，对 于压电体，声波的传播还伴随着电场和电势，因 此描述声波的变量还要有电势，一共四个量。
3
i1
3 l 1
3
cE iklm
m1
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
如果相应位置上的反射栅被布置或抽取，则该
位置上的脉冲可表示编码“1”或“0”，相同结构的
器件就变成了用于目标辨识的SAW标签（IDTag）。虽然目前SAW辨识标签没有随时改写的功 能，但与其它类型的辨识标签相比，具有误码率低、 读取时间快、作用距离远、不受光遮盖和读取方向
影响、可在金属液体表面读取等优点，因而SAW
E v f n l 2
23
SAWR由左右两个反射栅阵 列构成谐振腔，声表面波在两个 反射栅之间来回反射、叠加、共 振形成驻波。对于叉指间隔和反 射栅指条间隔均匀分布的SAWR， 谐振型振荡器的振荡频率为：
（a）单端对谐振器
v f 2lP
v
（b）双端对谐振器
SAWR器件的品质因数Q值高、插损小，由于Q值
19
4. 声表面波特性的理论分析
声表面波特性的理论分析就是根据给定的材料常
数（包括弹性常数、压电常数、介电常数、密度、
热膨胀系数及其相应的一阶和二阶温度系数常数）
按Christofel方程和边界条件来计算某个切向条件下
的声表面波速度(包括自由化表面和金属化表面)、机 电耦合系数（K2）、能流角（PFA）、延时温度系 数（TCD）等特性参数，这是进行SAW器件设计的 基础和出发点。
11
2. 声表面波的类型
不同的边界条件和传播介质条件可以激发出不同
模式的声表面波。 在半无限基片上存在的声表面波有瑞利波 (Rayleigh waves)、漏波(Leaky SAW)、广义瑞利波 （Generalized Rayleigh waves）、水平剪切波(SH-
SAW)、电声波(B-G waves)、兰姆波(Lamb waves)
1965年，美国的R.M.White和F.M.Voltmov发明
了能在压电材料表面激励声表面波的金属叉指换能 器（IDT），大大加速了声表面波技术的发展，相继 出现了许多各具特色的声表面波器件，使这门年轻 的学科逐步发展成为一门新兴的、声学和电子学相
结合的边缘学科。
2
声表面波特点（相比电磁波）
（1）具有较低的传播速度和较短的波长；
功放
带通 滤波 混频器
开关
带通 滤波
70MHz 晶振
图7-11 发射接收系统框图
30
SAW传感器信号检测
A cos( 0 t )
90°功分器 A1 cos(0t ) A1 sin(0t )
B1 cos( 0t i )
I
arctan
低通滤波
Q
低通滤波
0° 功 S (t ) B cos( 0 t i ) 分 B1 cos( 0 t i ) 器
33
种类
到日前为止，已经研制出的SAW传感 器，归纳
起来可分为三大类： 1 物理量传感器： 力(压力、应力)传感器、扭矩传 感器、加速度传感器、 角速度传感器（陀螺）、温 度传感器、位移传感器、倾斜度传感器、磁场传感
器、电压传感器、流量传感器、水声传感器等
等。 在层状结构的基片存在有乐甫波(Love waves)、 西沙瓦波(Sezawa waves)、斯东莱波（Stoneley waves）等。
12
3. 瑞利波特点
瑞利波是在半无限基片边界条件下沿介质表面传播的声 波，SAW技术中所应用的绝大部分是瑞利波，它具有特点： ①非色散波，即波速与频率无关； ②质点作椭圆偏振，偏振平面不一定在弧矢平面内，椭圆的 主轴也不一定与传播方向或表面法线平行； ③质点通常有三个位移分量，并随深度方向呈衰减振荡，能 量几乎集中在1~2个波长的深度范围内； ④波的相速度依赖于晶体的切向和波的传播方向，除沿纯模
方向外，能流方向一般也不平行于传播方向。
13
4. SAW技术应用与器件
目前SAW技术的应用已涉及地震学、天文学、 雷达通讯及广播电视中的信号处理、航空航天、石
油勘探、无损检测、识别定位和传感器等许多学科
领域。随着电子学、声学、微平面工艺的前已成为电子、
超声领域最为活跃的学科分支之一。
是决定振荡器频率稳定性的重要参数之一，因此这种高
Q值谐振器结构可以进一步提高SAW传感器灵敏度和分 辨率。
24
任何量只要能引起 v、 l 或 l P发生变化，就会 使SAW振荡器的振荡频率发生变化。通过振荡
电路检测出振荡频率的变化就可以建立起频率
偏移与待测量之间的关系。 若在两又指电极或反射栅之间徐覆一层对 某种气体或湿度敏感的材料就可制成SAW气体 或湿度传感器。
20
8.4 声表面波传感器技术
工作原理：
利用外界物 理量（如温度、 压力等）的变化
引起声表面波的
传播特性发生变
化的原理来敏感
被测量。
21
结构型式
SAW传感器一般采用振荡器电路形式，其中SAW振 荡器是传感器的核心。SAW传感器的基本工作原理就是利 用了SAW振荡器这一频控元件受各种物理、化学和生物量 的作用而引起振荡频率的变化，通过精确测量振荡频率的 变化，从而实现检测上述物理量及化学量变化的目的。
25
无源遥测是SAW传感器的 一大优势，从结构上看， 无线SAW传感器也可分为 延迟型和谐振型两种，但 工作原理不同于一般的 SAW传感器，以延迟型为
天线 压电基片 吸声材料 IDT 反射栅
例，传感器由压电基片、叉指换能器、反射栅及读写器 （高频激励∕接收装置）组成。工作时读写器发射出脉冲激 励信号，由敏感基片的天线接收无线信号，并通过IDT将电 磁信号转换为声表面波。声表面波经过一段延迟后由反射 栅反射回来，再通过IDT将信号转换为电磁波信号，并经天 线发射出去，再由读写器接收处理。
7
SAW
8
SAW的激发
1. 基于压电材料的压电效应与逆压电效应 电能 机械能 电能
2. 波在不连续介质处的反射
9
Concept: IDT
外加电压 吸声材料 接收端
接地电极
压电基体
10
SAW的描述
声波可以用质点离开平衡位置的位移来表示，对 于压电体，声波的传播还伴随着电场和电势，因 此描述声波的变量还要有电势，一共四个量。
26
脉冲信号从发射到接收的返回时间主要由读写 器与IDT天线的距离、IDT与反射栅之间的距离以
及声表面波波速来决定，即脉冲信号从读写器发射
到回收的传播时间为：
2l 2 L v c
在遥测时，读写器与敏感基片之间距离的变化也会引起传 播时间的变化，为解决这一问题，在基片上设置多个反射 栅，反射栅之间的时延只反映器件本身的状态，而不受读 写器与敏感基片之间距离的影响。在实际测量中，由于时 延值非常小，常采用测量相位的方法来代替对时延的测量
14
5. SAW器件材料
SAW器件的特性在很大程度上是由压电基片材 料决定的，一般描述SAW器件材料的性能指标有：
机电耦合系数，延时温度系数，相速度、各向异性
因子、插入与传播损耗、密度、弹性模量与杨氏模
量等。
15
目前使用的SAW基片材料主要有：
压电单晶：石英（SiO2）、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂 （LiTaO3）、铌酸钾（KNbO3）等，重复性好、可靠性高、
图7-12 正交相位检波原理
31
SAW传感器的温度补偿
一 选择零温度系数切型 二 差动法
三 数字补偿法
四 浮动零点法
32
SAW传感器特点
１）高精度，高灵敏度； ２）准数字输出 ； ３）微型化，低功耗；
４）便于实现无线、无源化 ；
５）多参数敏感性，抗干扰能力强； 6） 结构工艺性好，便于大批量生产
放大器
移相器
匹配 网络
SAW振荡器
匹配 网络
声表面波振荡电路 Schematic of SAW oscillator circuit
22
SAW振荡器通常有延迟型（SAWD）和 谐振型（SAWR）两种结构 . SAWD由两个叉指换能器（IDT）的中心 距决定相位反馈，由IDT的选频作用和反馈放 大器产生固定频率的振荡。其振荡频率为：
16
Materials
17
8.3
SAW问题的基础理论
E Tij cijkl S kl ekij Ek S D e S ikl kl ik Ek i
1. 压电效应及其本构方程
2. 压电体内的波动方程
E 2ui 0 cijkl uk ,lj ekij , kj 2 t S e u ikl k ,li ik , ki 0
4
用SAW器件研制、开发新型传感器始于20世纪 80年代，起初，人们发现外界因素(如温度、压力、 磁场、电场、某种气体等)对声表面波传播特性会 造成影响，进而研究这些影响与外界因素的关系。
根据这些函数关系．设计了各种所需结构．用于测
量各种化学的、物理的、生物的被测参数。
5
尽管SAW传感器的历史并不长，在实用化方面尚有 很多困难，但由于它的符合信号系统小型化、数字化、 智能化和集成化、高精度的发展方向，因而越来越受到 传感器行业的青睐，世界上许多国家对SAW传感器的开 发研究极为关注。从80年代至90年代，SAW传感器在欧 美，特别是在日本，获得了迅速发展，出现了十几种类
第8章 声表面波传感技术
8.1 概述 8.2 声表面波技术基础知识 8.3 研究声表面波的基础理论
8.4 声表面波传感器技术
8.5 典型声表面波传感器及应用
1
8.1
概述
声表面波（SAW）是一种能量集中在表面传播 的弹性波。最早是由英国物理学家瑞利在19世纪80 年代在研究地震波过程中偶然发现的。
传播损耗小 ，一般它们是各向异性材料 ，难以同时满足机电
耦合系数高，而温度系数又要小的要求； 压电陶瓷：机电耦合系数最大 ，一致性差 ，工作频率受到多 晶晶粒大小和晶粒间界状况、内部气孔大小的限制，一般只适 宜作低频器件。 压电薄膜：如ZnO ，表面波传播特性由压电薄膜和衬底的特 性共同决定，它可以很方便的与半导体电子器件集成为单片器 件，使声表面波信号处理器件或传感器与外围电路集成化