[发明专利]一种利用表面声波传感器实现液体性能测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面声波传感器，尤其是涉及一种利用表面声波传感器实现液体性能测量的方法。

背景技术

表面声波传感器具有频率高、体积小、测量速度快、结构简单和精度高的优点，在许多检测领域具有非常大的作用。通常在石油、化工和医学等领域有许多液体需要进行物理常数如比重、黏度和弹性模量等常见的性能测量。但是使用表面声波传感器目前一般无法进行某些液体性能的测量，主要是不能满足表面声波和液体相互作用时的检测条件。表面声波传感器的结构与工作原理如图1所示，即根据表面波谐振器基体或敏感层上的负载质量所引起的波速和频率的变化来实现检测功能。在液体试样检测上的困难主要是流体试样和压电材料敏感层之间的强烈波动作用会导致表面波不能稳定传播，从而无法进行检测。由于表面波传感器一直不能用于液体试样的检测，极大地限制了表面声波传感器的应用范围。这一限制在学术界已经有定论，一般情况下也很少再作利用声表面波进行液体性能测试的尝试。毫无疑问，这对声表面波这一重要技术的发展和应用带来了极大的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用表面声波传感器实现液体性能测量的方法，能够有效地利用表面声波传感器测量各种液体的部分物理性能参数。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用表面声波传感器实现液体性能测量的方法，将待测量的液体制作成多片厚度不同的液体试样薄膜，所述的液体试样薄膜的厚度均小于等于表面声波波长的十分之一，其中表面声波波长满足以下公式：波速＝频率×波长，然后将所述的液体试样薄膜逐片置于表面声波传感器的敏感膜表面，并重复测量每片所述的液体试样薄膜在所述的表面声波传感器输出的数据并进行处理，选取每个数据的平均值，即获得待测量液体的性能数据。

所述的液体试样薄膜是按厚度从大到小逐片置于表面声波传感器的敏感膜表面，并重复测量每片所述的液体试样薄膜在所述的表面声波传感器输出的数据并进行处理，选取每个数据的平均值，即获得待测量液体的性能数据。

所述的表面声波的波速是由传感器制造商提供或通过压电基片的性能估计确定的。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过将待检的液体制作成厚度远小于表面波波长的液体试样薄膜，然后将液体试样薄膜置于在表面声波传感器的敏感薄膜表面，可以接收表面声波传感器输出的液体试样薄膜表面波谐振器输出数据，从而获得待测量液体性能数据，克服了使用表面声波传感器无法进行某些液体性能测量的缺陷，由此极大地拓宽了表面声波传感器的应用范围。本发明是已有的表面声波传感器技术的延伸，因此在加工和制造上并不存在任何困难，在使用和测试上也完全按照表面声波传感器的习惯和方法。进行成功检测的根本要求是按照使用要求制作检测所需的液体试样薄膜。液体试样薄膜的制备和厚度检测可以通过多种成熟方法和设备来完成。一般表面声波传感器在压电晶体的基体材料、基体厚度和电极等相关技术数据确定的前提下，其具有唯一的波速，并对应的具有唯一的工作频率，据此也由相应的公式可以得到表面声波的波长，最终可以确定液体试样薄膜的厚度，利用表面声波传感器实现各种液体性能的测量。

附图说明

图1是表面声波传感器的结构与工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：一种利用表面声波传感器实现液体性能测量的方法，表面声波传感器的基体为石英晶体，此时表面声波传感器的波速是确定的，我们通过以下的方法可以获得这一数据：确定压电基体材料，利用弹性波传播方向的弹性常数c_kk和密度ρ，再根据波速的计算公式既可以作出近似估计。加上传感器敏感元件的工作频率一般是已知的，根据公式：波速＝频率×波长，即可确定表面声波波长λ，我们可以按照估计的波速求得波长，将待测量的液体制作成10片厚度不同的液体试样薄膜，如取值分别为λ/10、λ/11、λ/12、λ/13、λ/14、λ/15、λ/16、λ/17、λ/18、λ/19和λ/20，然后将液体试样薄膜按厚度从大到小逐片置于表面声波传感器的敏感膜表面，并重复测量每片液体试样薄膜的试样密度、模量和粘性，对表面声波传感器输出的数据进行处理，直到检测结果稳定后，选取每个数据的平均值，即获得待测量液体的性能数据。

实施例二：一种利用表面声波传感器实现液体性能测量的方法，表面声波传感器的基体为石英晶体，此时表面声波传感器的具体波速是确定的，可以通过询问制造商或查询传感器手册得到这一数据，加上传感器敏感元件的工作频率也是已知的，根据公式：波速＝频率×波长即可确定表面声波波长λ，将待测量的液体制作成10片厚度不同的液体试样薄膜，分别为λ/10、λ/12、λ/15、λ/16、λ/17、λ/19、λ/20、λ/21、λ/23、λ/26和λ/28，然后将液体试样薄膜按厚度从大到小逐片置于表面声波传感器的敏感膜表面，并重复测量每片液体试样薄膜的试样密度、模量和粘性等参数，对表面声波传感器输出的数据进行处理，待测试结果稳定后，选取每个数据的平均值，即获得待测量液体的性能数据。