兰姆波液体传感器的理论和实验分析
文献类型：学位论文
| 作者 | 薛洪惠 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 声学研究所 |
| 关键词 | 压电 兰姆波 液体 密度 |
| 其他题名 | Theoretical and experimental analysis of Lamb wave liquid sensor |
| 学位专业 | 声学 |
| 中文摘要 | 密度是描述液体性质的一个重要参数。在很多领域，测量液体的密度变得越来越重要。有国外文献报道艾滋病毒可以通过测量血液的密度来检测，也可以通过测量污水的密度来判断污染物的种类和含量。此外，检测液体密度在食品行业、化工行业和生物行业等起到很重要的作用。检测液体的密度有很多种方法，但是其中的大部分方法都存在着精度低、需要试样量大等等缺点。现代工业的发展需要一种更好的方法来测量液体密度，而兰姆波液体传感器就是其中的一种。 兰姆波是一种在薄板中传播的声波，它可以通过放置在压电薄板一个表面上的叉指换能器(IDT)来激发并在压电薄板中传播。当压电薄板的一侧有了质量负载，比如液体，薄板中传播的兰姆波的相速度会发生改变。液体作为一种质量负载，其密度就可以通过测量兰姆波的相速度变化而得到。基于此原理的兰姆波液体传感器具有很多优点，比如精度高、需要试样少等等。本文对于兰姆波的性质以及兰姆波液体传感器进行了理论和实验的分析。 首先，研究了兰姆波的性质。作为一种在压电薄板中传播的声波，晶体类型和坐标的变化会导致兰姆波性质的变化。本文研究了兰姆波的参数和晶体类型、晶体切向之间的关系，并可计算在任意晶体类型、晶体切向中传播的兰姆波的参数。文中还建立了压电体－液体表面激发兰姆波的分析模型。由于兰姆波是一种色散波，存在很多不同的兰姆波模式。而色散波的性质是，在不同的声波频率下，同一模式的的相速度也是变化的。通过计算有效介电常数的方法来计算压电薄板中兰姆波的相速度，由此得到压电薄板中的兰姆波色散曲线。 不同的晶体类型、晶体坐标，在其中传播的兰姆波的色散曲线是不同的，因此首先要确定采用什么样的晶体及其切向。随后，根据机电耦合系数、模式间的间距等方面在色散曲线中找出一种适合作为工作模式的兰姆波模式。在确定了工作模式后，计算该模式下声波在压电薄板上下两个界面之间各反射一次时在传播方向前进的距离，用来确定叉指换能器的中心距。另外，还需要根据工作模式和其他模式之间的距离来确定叉指换能器的指条对数。 基于这些理论分析，设计了一种兰姆波液体传感器，并制作了相应的测试盒、匹配电路来配合传感器。在实际的测量中，实验结果和理论结果基本符合。传感器对液体密度测量的灵敏度比较高，达到了预期的效果。进一步的工作正在进行中。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 73 |
| 源URL | [http://159.226.59.140/handle/311008/230]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 薛洪惠. 兰姆波液体传感器的理论和实验分析[D]. 声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：声学研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。