[实用新型]一种石英声表面波传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及石英晶体元件技术领域，特别涉及一种声表面波元件。

背景技术

声表面波(SurfaceAcousticWave，SAW)传感器是一项较新的传感器研究领域，国外始于上个世纪八十年代中后期。与其它类型的传感器相比，SAW传感器具有灵敏度高、可实现远距离无线无源传感、低成本等优势。

应变监测在工程中应用十分广泛，传统应变传感器够适用于普通的监测环境，但是在一些的特殊复杂的监测环境中应用仍存在一些问题，例如燃气管道的应变检测。电阻应变片在工作时需要供电，所以不宜使用于易燃易爆环境。光纤应传感器结构脆弱，在恶劣环境中容易发生断裂，且光纤应变传感器全套系统成本较高。声表面波应变传感器成本低、无源、灵敏度高，且能适用于更多特殊恶劣监测环境。

当利用声表面波传感器测量被测物的应变时，为使传感器具有较高的应变灵敏度，就需要寻找石英晶体上应变灵敏度高的基片切割方向和声传播方向，沿选定的声传播方向制作谐振器，可以提高声表面波应变传感器的性能。

但是，现有技术不存在石英的声表面波传感器，因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种石英声表面波传感器，能保证较高的应变灵敏度，提高声表面波器件性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种石英声表面波传感器，其中，

包括石英基片，以及在所述石英基片上设置的声表面波谐振器；

所述石英基片的欧拉角为(0°，110°，0°)，

所述声表面波谐振器设置在所述石英基片沿声传播方向，即声表面波坐标系x方向。

本实用新型声提供的一种石英制成的声表面波传感器，基于温度敏感度低的ST切石英，选择应变灵敏度较高声传播方向设置声表面波谐振器，有利于提高声表面波器传感器的性能。

附图说明

图1为本实用新型的石英声表面波传感器的结构示意图；

图2第一个Euler角时石英不同θ角和ψ角的应变灵敏度的计算二维结果；

图3且ψ＝0°时石英不同θ角应变灵敏度的计算结果。

具体实施方式

下面结合优选的实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型的一种石英声表面波传感器，如图1所示，包括从石英晶体切割出的石英基片1，以及在所述石英基片1上设置的声表面波谐振器2。

所述石英基片1从晶体坯的晶轴坐标系(X，Y，Z)到基片的声表面波坐标系(x，Y，z)需要经过如下变换：首先绕Z轴逆时针旋转α角度得到新坐标系(X′，Y′，Z′)，然后绕X′轴旋转角度确定了基片的切向坐标变为(X，Y，Z)，最后绕Z″轴旋ψ角度得到声表面波坐标系(x，y，z)，三个旋转角称为欧拉角，它确定了基片的切割和波的传播方向。所述石英基片1的欧拉角为(0°，110°，0°)。

所述声表面波谐振器2设置在所述石英基片1表面，并且设置在石英基片1沿声传播方向，即声表面波坐标系x方向。

所石英基片1，其COMSOL有限元仿真模拟计算结果如图2、3所示，从图2和图3中可以看出，大约在θ＝110°且ψ＝0°时石英基片能够获得较高的应变灵敏度。从图3中可以看出，θ＝110°时应变灵敏度有最大值610kHz/με。

由此可以看出，本实用新型的石英声表面波传感器能有效提高声表面波应变传感器的应变灵敏度，有利于提高声表面波应变传感器的性能。

以上内容是对本实用新型的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本实用新型的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。