諧振式液位傳感器的研究.pdf

1、諧振式石英晶體傳感器被廣泛應(yīng)用于科技的各個(gè)領(lǐng)域，具有很高的靈敏度和精度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、功耗低、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種低成本的檢測(cè)器件。壓電石英晶體傳感器被廣泛用于氣體的氣相分析以及液體的液相分析中去，滲透到表面化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、生物化學(xué)、微生物元素檢測(cè)等領(lǐng)域中去。石英晶體微天平（Quartz Crystal Microbalance）是利用石英晶體對(duì)晶體表面質(zhì)量的敏感，利用逆壓電效應(yīng)，將質(zhì)量變化轉(zhuǎn)換成頻率變化，實(shí)現(xiàn)氣相或液相特性

2、的檢測(cè)。石英諧振式質(zhì)量敏感傳感器的電極設(shè)計(jì)對(duì)傳感器的性能參數(shù)、晶體檢測(cè)出的共振頻率的影響較大，所以為實(shí)現(xiàn)特定功能的電極的尺寸設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
　　本文主要的研究方向是石英晶振液位傳感器的研究，主要利用了真空鍍膜的方式，對(duì)設(shè)計(jì)好的石英晶體進(jìn)行鋁膜的蒸鍍。依據(jù)QCM傳感器的原理，對(duì)石英晶體基頻振動(dòng)模式進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型分析以及等效電路模型分析。通過(guò)數(shù)學(xué)模型的分析得到傳感器頻率與液體密度、粘度、質(zhì)量的關(guān)系。進(jìn)一步對(duì)石英晶體液位傳感器的設(shè)計(jì)

3、和制備提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
　　本文對(duì)石英晶體傳感器制備工藝以及電極設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。在蒸鍍之前，利用軟件對(duì)蒸鍍形狀進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并經(jīng)行了掩膜板的機(jī)械加工，利用加工好的掩膜板，對(duì)石英晶體進(jìn)行被電極。在蒸鍍過(guò)程中，主要采用電阻絲加熱方式，在鋁熔點(diǎn)的范圍內(nèi)，分別鍍不同厚度的薄膜。電極的尺寸和形狀主要設(shè)計(jì)了不同種類(lèi)。通過(guò)不同形狀的電極，對(duì)石英晶體傳感器的頻率特性進(jìn)行分析，得出最優(yōu)電極。主要針對(duì)電極半徑、厚度、形狀，設(shè)立了對(duì)比試驗(yàn)。此外，對(duì)