表面声波传感器的工作原理及应用

新型表面声波器件自上世纪60年代以来，已经有40多年的历史了。其中应用最广泛的是表面声波滤波器，其次是表面声波传感器，由于表面声波的传播速度与衰减和它所处的传播环境以及介质的参量有很大的关系，所以利用了表面声波传感器制作器件，会具有很高的灵敏性。

表面声波传感器一般利用两种不同的石英晶片为基片,前者有高压电系数,后者温度稳定性较好。在表面声波传感器件表面涂抹某种特殊物质及催化膜，这样与周围环境里的气体、液体或固体粒子接触时，通过对它们的吸附，使器件质量发生变化，形成质量、化学或生物传感器。

如果要提高灵敏度，还得要改进传感器的结构，比如选取适当的基片及适当的对基片的切割方向进行更改，并适当选取换能器电极的材料，优化设计换能器的结构等方法。对于如果是用在化学或生物领域，还需要优化选择传感器的催化膜的材料以及厚度。

表面声波传感器的应用：

1. 瑞利波传感器

瑞利波传感器也成为表面声波传感器，因为瑞利波传感器的位移轨道为椭圆形轨道，所以在液固环境传播时，能量容易漏向液体。因为不适用于液体环境的传感检测，只能应用在气体环境里。目前瑞利波传感器较成熟，部分已达到商用要求，多用于毒品、毒气以及有害气体的检测。

2. 切向水平板模传感器

瑞利波传感器在液体环境中无法使用，通常选择水平位移的声波模式，比如切向水平板模传感器，切向水平板模传感器是一种声波导，质量检测灵敏度依赖于板的厚度，板越薄灵敏度越高。优点是上下表面均有切向水平位移，这样的话两面都可用于传感。缺点是由于板太薄，无法承受一定的机械强度，所有近年来较少研究。

表面声波传感器因为具有灵敏度高、分辨率高、稳定性高、体积小以及输出信号易处理等优点而得到广泛应用。利用多种波型发展了多种结构、多种材料的表面声波传感器,在气体和液体环境下,应用于物理、化学和生物方面的参量传感 和检测。

审核编辑：汤梓红