[发明专利]多模式声波传感器

说明书

技术领域

实施例总体上涉及传感器件及其组件。实施例还涉及表面生成的声波，比如剪切水平表面声波(SH-SAW)、弯曲板波(FPW)、Love模式、声板模式(APM)、剪切水平声板模式(SH-APM)以及体声波(BAW)，其中包括厚度剪切模式、扭转模式、泛音模式以及弯曲模式组件及其器件。实施例还涉及检测数据的无线发送。

背景技术

声波传感器被利用在多种传感应用中，举例来说，比如温度和/或压力传感器件和系统。声波器件已经被用于商业用途超过六十年。虽然电信行业是声波器件的最大用户，但是所述声波器件也被用于化学蒸汽检测。声波传感器被如此命名是因为它们使用机械波或声波作为传感机制。随着声波传播通过材料的表面或者在材料的表面上传播，所述传播路径的特性的任何改变都会影响所述波的速度和/或幅度。

可以通过测量所述传感器的频率或相位特性来监视声波特性的改变，并且随后可以把声波特性的改变与所测量的相应的物理量或化学量相关。几乎所有的声波器件和传感器都利用压电晶体来生成声波。有三种机制可以对声波传感器响应有所贡献，即质量负荷、粘弹性和声电效应。化学制品的质量负荷改变这种传感器的频率、幅度以及相位和Q值。大多数声波化学检测传感器例如依赖于所述传感器的质量敏感性以及具有化学选择性的涂层，所述涂层吸收感兴趣的蒸汽，从而导致所述声波传感器的质量负荷增大。

声波传感器的例子包括声波检测器件，所述声波检测器件被利用来检测物质(比如化学制品)的存在或者环境条件(比如温度和压力)。充当传感器的声学或声波(例如SAW/BAW)器件可以提供高度灵敏的检测机制，这是由于其固有的高Q因数所导致的对表面负荷的高灵敏度和低噪声。表面声波器件通常是利用放置在压电材料上的梳状叉指换能器通过光刻技术来制造的。表面声波器件可以具有延迟线或谐振器配置。体声波器件通常是利用真空电镀器制造的，比如由CHA、Transat或Saunder生产的真空电镀器。电极材料的选择以及电极的厚度由灯丝温度和总加热时间来控制。通过对掩模的适当使用来限定电极的尺寸和形状。

表面声波谐振器(SAW-R)、表面声波延迟线(SAW-DL)、表面横波(STW)、体声波(BAW)和声板模式(APM)都可以在各种传感测量应用中被利用。声波传感器与常规传感器之间的其中一个主要差别在于，声波可以机械地存储能量。一旦向这种传感器提供一定数量的能量(例如通过RF)，该传感器就能够在没有任何有源部件的情况下(例如没有电源或振荡器)操作一段时间。这一特征使得有可能在RF供电的无源无线传感应用中实施声波。

许多传感应用要求测量多个参数。在这些类型的应用中通常采用多个或多组传感器。每个传感器专用于特定的被测变量。在例如油质量传感的应用中，许多因素(例如pH、TAN、TBN、粘性、微粒、润滑性、温度、流量、压力、传导性、湿度等等)都可能会影响油的质量，因此，例如在一个传感包装中配置十个单独的传感器是不切实际的。因此，有利的将是提供能够检测多个参数的单个传感器。迄今为止，还没有令人满意地实施用于检测多个参数的单个传感器。本发明的发明人相信，在此所公开的实施例通过使用独特的表面声学传感设置克服了常规检测系统的缺点。

发明内容

提供下面的概要是为了便于理解只有所公开的实施例才有的一些创新的特征，并且下面的概要不打算作为全面的描述。可以通过把整个说明书、权利要求书、附图和摘要作为整体来获得对所述实施例的各方面的全面认识。

因此，本发明的一个方面是提供一种改进的传感器件。

本发明的另一方面是提供一种改进的声波传感器件。

本发明的又一方面是提供一种无线无源多模式声波传感器。

现在可以按照在此所描述的那样实现上述各方面以及其他目的和优点。公开了一种无线无源多模式声波传感器设备，其包括声波器件，该声波器件包括压电基板以及作为该压电基板上的电极而形成的至少一个叉指换能器。可以与该声波器件相关联地在该压电基板上配置多个天线，其中所述多个天线当中的每个天线对无线发送到所述多个天线的变化的询问信号做出响应，以便通过该压电基板上的至少一个叉指换能器激发多个频率模式，并且从而利用该声波器件无源地检测所传感的材料的多个变化参数。

附图说明

在附图中，相同的附图标记在各单独视图中指代完全相同的或功能上类似的元件，所述附图被结合在说明书中并且形成说明书的一部分，其进一步说明了各实施例，并且与详细描述一起用来解释在此所公开的实施例。