声表面波传感器

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常用温度传感器解析,温度传感器的原理、分类及应用

常用温度传感器解析，温度传感器的原理、分类及应用 温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。 温度传感器的分类接触式 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。 温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。 随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量 1.6～300K范围内的温度。 非接触式 它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。 最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐

生物传感器综述

生物传感器综述

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生物传感器课程论文 论文题目：生物传感器技术在环境分析 与检测方面的应用研究进展专业: 分析化学 姓名:雷杰 学号：120１5１305２9 指导教师：晋晓勇 时间：２０1５年1０月23日

生物传感器技术在环境分析与检测方面的应用研究进展 摘要：生物传感器作为一类新兴传感器,它是以生物分子敏感元件,将化学信号、热信号、光信号转换成电信号或者直接产生电信号予以放大输出,从而得到检测结果。文章综述了生物传感器在环境监测,包括水环境、大气环境等领域的应用和最新进展,并展望了环境监测生物传感器的发展前景及发展方向。 关键词:生物传感器技术；环境分析检测;

０.前言 生物传感器这门课属于分析化学和生物化学的一门交叉学科，它涉及到生物化学、电化学等多个基础学科。就目前生物传感器研究的历史阶段，它仍然处于十分活跃的研究阶段,生物传感器的研究逐渐变得专业化、微型化、集成化、也有一些生物相容的生物传感器,生物可控和智能化的传感器制成[1]。基于生物传感器的基本结构和性能，从它的选择性,稳定性，灵敏度和传感器系统的集成化发展的特点和趋势,科研人员主要研究生物传感器在医疗、食品工业和环境监测等方面,它的发展对生产生活都有极大影响，尤其是生物传感器专一性好、易操作、设备简单、可现场检测、便携式、测量快速准确、适用范围广,从而深受研究者的青睐。本文主要概述了近三年来生物传感器在环境分析与检测方面的应用研究，从而对以后生物传感器技术的研究有所帮助与借鉴。 1.生物传感器技术 1.1生物传感器的组成及工作原理 生物传感器主要是由生物识别和信号分析两部分组成。生物识别部分是由具有分子识别能力的生物敏感识别元件构成,包括细胞、生物素、酶、抗体及核酸。信号分析部分通常叫换能器。它们的工作原理一般是根据物质电化学、光学、质量、热量、磁性等,物理化学性质将被分析物与生物识别元件之间反应的信号转变成易检测、量化的另一种信号,比如电信号、焚光信号等,再经过信号读取设备的转换过程，最终得到可以对分析物进行定性或定量检测的数据[2]。 生物传感器识别和检测待测物的工作原理:首先,待测物分子与识别元素接触；然后,识别元素把待测物分子从样品中分离出来；接着,转换器将识别反应相应的信号转换成可分析的化学或物理信号;最后，使用现代分析仪器对输出的信号进行相应的转换，将输出信号转化为可识别的信号。生物传感器的各个部分包括分析装置、仪器和系统也由此构成。生物传感器中的识别元素决定了传感器的特异性,是生物定性识别的决定因素；识别元素与待测分子的亲合力，以及换能器和检测仪表的精密度，在很大程度上决定了传感器的灵敏度和响应速度。

声表面波简介

声表面波简介 声表面波技术是六十年代末期才发展起来的一门新兴科学技术，它是声学和电子学相结合的一门边缘学科。由于声表面波的传播速度比电磁波慢十万倍，而且在它的传播路径上容易取样和进行处理，因此，用声表面波去模拟电子学的各种功能，能使电子器件实现超小型化和多功能化。同时，由于声表面波器件在甚高频和超高频波段内以十分简单的方式提供了其它方法不易得到的信号处理功能，因此，声表面波技术在雷达、通信和电子对抗中得到了广泛的应用。 声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波。早在九十多年前，人们就对这种波进行了研究。1885 年，瑞利根据对地震波的研究，从理论上阐明了在各向同性固体表面上弹性波的特性。但由于当时的科学技术水平所限，这种弹性表面波一直没有得到实际上的应用。直到六十年代，由于半导体平面工艺以及激光技术的发展，出现了大量人造压电材料为声表面波技术的发展提供了必要的物质和技术基础。 1949 年，美国贝尔电话实验室发现了LiNbO3单晶。1964 年产发表了激发弹性表面波平面结构换邹器的专利。特别应该指出的是，1965 年，怀特（R . M.white）和沃尔特默（F.W.voltmer ）在应用物理杂志上发表了题为“一种新型表面波声－电换能器― 叉指换能器”的论文，从而取得了声表面波技术的关键性突破。 声表面波器件的基本结构和工作原理 声表面波器件是在压电基片上制作两个声一电换能器―叉指换能器。所谓叉指换能器，就是在压电基片表面上形成形状像两只手的手指交叉状的金属图案，它的作用是实现声一电换能。声表面波器件的工作原理是，基片左端的换能器（输入换能器）通过逆压电效应将愉入的电信号转变成声信号，此声信号沿基片表面传播，最终由基片右边的换能器（输出换能器）将声信号转变成电信号输出。整个声表面波器件的功能是通过对在压电基片上传播的声信号进行各种处理，并利用声一电换能器的待性来完成的。 声表面波技术有如下的特点： 第一，声表面波具有极低的传播速度和极短的波长，它们各自比相应的电磁波的传播速度的波长小十万倍。在VHF 和UHF 绳段内，电磁波器件的尺寸是与波长相比拟的。同理，作为电磁器件的声学模拟声表面波器件，它的尺寸也是和信号的声波波长相比拟的。因此，在同一频段上，声表面波器件的尺寸比相应电磁波器件的尺寸减小了很多，重量也随之大为减轻。例如，用一公里长的微波传愉线所能得到的延迟，只需用传输路径为1 。m 的声表面波延迟线即可完成。这表声表面波技术能实现电子器件的超小型化。 第二，由于声表面波系沿固体表面传播，加上传播速度极慢，这使得时变信号在给定瞬时可以完全呈现在晶体基片表面上。于是当信号在器件的输入和输出端之间行进时，就容易对信号进行取样和变换。这就给声表面波器件以极大的灵活性，使它能以非常简单的方式去．完成其它技术难以完成或完成起来过于繁重的各种功能。比如脉冲信号的压缩和展宽，编码和译码以及信号的相关和卷积。一个实际例子是1976 年报道的一个长为一英寸的声表面波卷积器，它具有使两个任意模拟信号进行卷积的功能，而它所适应的带宽可达100MHz ，时带宽积可达一万。这样一个卷积器可以代替由几个快速傅里叶变换（FFT ）链作成的数字卷积器，即实际上可以代替一台专用卷积计算机。此外，在很多情况下，声表面波器件的性能还远远超过了最好的电磁波器件所能达到的水平。比如，用声表面波可以作成时间－带宽乘积大于五千的脉冲压缩滤波器，在UHF 频段内可以作成Q 值超过五万的谐振腔，以及可以作成带外抑制达70dB 、频率达1 低Hz 的带通滤波器。 第三，由于声表面波器件是在单晶材料上用半导体平面工艺制作的，所以它具有很好的一致性和重复性，易于大量生产，而且当使用某些单晶材料或复合材料时，声表面波器件具有极高的温度稳定性。 第四，声表面波器件的抗辐射能力强，动态范围很大，可达100dB 。这是因为它利用的是晶体表面的弹性波而不涉及电子的迁移过程。

温度传感器报告

温度传感器报告

温度传感器是指能感受温度并能转换成可用输出信号的传感器。温度是和人类生活环境有着密切关系的一个物理量，是工业过程三大参量（流量、压力、温度）之一，也是国际单位制（SI）中七个基本物理量之一。温度测量是一个经典而又古老的话题，很久以来，这方面己有多种测温元件和传感器得到普及，但是直到今天，为了适应各工业部门、科学研究、医疗、家用电器等方面的广泛要求，仍在不断研发新型测温元件和传感器、新的测温方法、新的测温材料、新的市场应用。要准确地测量温度也非易事，如测温元件选择不当、测量方法不宜，均不能得到满意结果。 据有关部门统计，2009年我国传感器的销售额为327亿元人民币，其中温度传感器占整个传感器市场的14％，主要应用于通信电子产品、家用电器、楼宇自动化、医疗设备、仪器仪表、汽车电子等领域。 温度传感器的特点 作为一个理想的温度传感器，应该具备以下要求：测量范围广、精度高、可靠性好、时漂小、重量轻、响应快、价格低、能批量生产等。但同时满足上述条件的温度传感器是不存在的，应根据应用现场灵活使用各种温度传感器。这是因为不同的温度传感器具有不同的特点。 ● 不同的温度传感器测量范围和特点是不同的。 几种重要类型的温度传感器的温度测量范围和特点，如表1所示。 ● 测温的准确度与测量方法有关。 根据温度传感器的使用方法，通常分为接触测量和非接触测量两类，两种测量方法的特点如 ● 不同的测温元件应采用不同的测量电路。 通常采用的测量电路有三种。“电阻式测温元件测量电路”，该测量电路要考虑消除非线性误差和热电阻导线对测量准确度的影响。“电势型测温元件测量电路”，该电路需考虑线性化和冷端补偿，信号处理电路较热电阻的复杂。“电流型测温元件测量电路”，半导体集成温度传感器是最典型的电流型温度测量元件，当电源电压变化、外接导线变化时，该电路输出电流基本不受影响，非常适合远距离测温。 温度测量的最新进展 ● 研制适应各种工业应用的测温元件和温度传感器。 铂薄膜温度传感器膜厚1μm，可置于极小的测量空间，作温度场分布测量，响应时间不超过1ms，偶丝最小直径25μm，热偶体积小于1×10-4mm3，质量小于1μg。 多色比色温度传感器能实时求出被测物体发射率的近似值，提高辐射测温的精

生物传感器的发展现状与趋势

生物传感器的应用与发展趋势 摘要：生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术, 是一种将生物感应元件的专一性与一个能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的分析装置，具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在复杂的体系中进行在线连续检测的特点。生物传感器的高度自动化、微型化与集成化，减少了对使用者环境和技术的要求，适合野外现场分析的需求，在生物、医学、环境监测，视频，医药及军事医学等领域有着重要的应用价值。 关键词：生物传感器;应用;发展趋势 1生物传感器 从几百年以前,人类就已经在使用生物传感器,而生物传感器的研究始于1962年,Clark和Lyons首先提出使用含酶的修饰膜来催化葡萄糖,用pH计和氧电极来检测相应的信号转变。1967年,Updike和Hick 正式提出了生物传感器这一概念,并成功制备了第一支葡萄糖生物传感器,这一工作对生物学来说具有里程碑意义。生物传感器研究的全面展开是从20世纪80年代开始的,1977年,Kambe等用微生物作识别元素制备了生物传感器,为拓宽检测物的范围,所用到的识别元素不断得到扩展,如细胞、DNA、RNA、抗体等识别元素先后被应用于生物传感器的构筑中。换能器的种类和质量也不断得到提高和发展,随后细胞、DNA、RNA、抗体等识别元素也被应用于生物传感器中。逐渐从电化学向光谱学、热力学、磁力、质量及声波等方向拓展,这也使得生物传感器在种类和应用领域上得到发展。 1.1 生物传感器简介 生物传感器指对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质与适当的理化换能器如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能。对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。 将葡萄糖氧化酶包含在聚丙烯酰胺胶体中加以固化，再将此胶体膜固定在隔膜氧电极的尖端上，便制成了葡萄糖传感器。当改用其他的酶或微生物等固化膜，便可制得检测其对应物的其他传感器。固定感受膜的方法有直接化学结合法；高分子载体法；高分子膜结合法。现已发展了第二代生物传感器:微生物、免疫、酶免疫和细胞器传感器，研制和开发第三代生物传感器，将系统生物技术和电子技术结合起来的场效应生物传感器，90年代开启了微流控技术，生物传感器的微流控芯片集成为药物筛选与基因诊断等提供了新的技术前景。由于酶膜、线粒体电子传递系统粒子膜、微生物膜、抗原膜、抗体膜对生物物质的分子结构具有选择性识别功能，只对特定反应起催化活化作用，因此生物传感器具有非常高的选择性。缺点是生物固化膜不稳定。 在21世纪知识经济发展中，生物传感器技术必将是介于信息和生物技术之间的新增长点，在国民经济中的临床诊断、工业控制、食品和药物分析（包括生物药物研究开发）、环境保护以及生物技术、生物芯片等研究中有着广泛的应用前景。 1.2 生物传感器的分类 生物传感器主要有下面三种分类命名方式： 1．根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类：酶传感器，微生物传感器，细胞传感器，组织传感器和免疫传感器。相应的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。 2．根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有：生物电极传感器，半导体生物传感器，光生物传感器，热生物传感器，压电晶体生物传感器等，换能器依次为电化学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。 3.以被测目标与分子识别元件的相互作用方式进行分类有生物亲和型生物传感器、代谢型或催化型生

温度传感器

温度传感器 一、简介 温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。 二、主要分类 1、接触式 接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。 温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测量范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究，测量120K以下温度的低温温度计得到了发展，如低温气体温度计、蒸气压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差热电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、精确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳少杰而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件，可用于测量1.6-300K范围内的温度。 2、非接触式 它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。 最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微

气敏传感器及其工作原理

气敏传感器及其工作原理 指导老师：雷家珩 汇报者：周华 汇报时间：2011.11.2

目录 ?气敏传感器定义 ?气敏传感器分类 ?气敏传感器工作原理 ?气敏传感器的应用 ?气敏传感器研究现状与发展趋势 ?参考文献

1 气敏传感器定义 气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传感器。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。

2 气敏传感器分类半导体式气敏传感器 气敏传感器 绝缘体气敏传感器 电化学气敏传感器 光干涉式气敏传感器 热传导式气敏传感器 红外线吸收散式气敏传感 器电阻型 非电阻型接触燃烧式型电容式恒电位电解式伽伐尼电池式

3 气敏传感器工作原理 3.1 半导体气敏传感器工作原理 ●半导体气敏传感器(见图1,2)由气敏部分、加热丝及防爆网 等构成,它是在气敏部分的SnO 2、Fe 2 O 2 、ZnO 2 等金属氧化物中添 加Pt、Pd等敏化剂的传感器。 ●半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时,产生的电导率等物性变化来检测气体。半导体气敏器件被加热到稳定状态下,当气体接触器件表面而被吸附时,吸附分子首先在表面自由地扩散(物理吸附) ,失去其运动能量,其间的一部分分子蒸发,残留分子产生热分解而固定在吸附处(化学吸附)。

这时,如果器件的功函数小于吸附分子的电子亲和力,则吸附分子将从器件夺取电子而变成负离子吸附。具有负离子吸附倾向 的气体有O 2和NO x ,称为氧化型气体或电子接收性气体。如果器件 的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放电子,而成为正离子吸附。具有这种正离子吸附倾向的气体有H 2 、CO、碳氢化合物和酒类等,称为还原型气体或电子供给性气体。 图1 半导体气敏传感器结构图图2 半导体气敏传感器的符号表示

几种无线温度传感器优劣(声表面波等)

依据测温原理的无线温度传感器分类 无线测温系统在电力系统开关柜中投入应用已有多年，而在这几年间，陆续出现了多种类型的无线温度传感器。对于究竟哪一种传感器更适合开关柜内部使用并未有一个明确标准。在此，我们对现今常见的无线温度传感器依据测温原理进行分类以及对各种类型的特点进行一次客观的阐述。 依据测温的原理，应用于开关柜无线测温的无线温度传感器主要可分为四类。一类是利用热敏电阻的温度特性接触式测温的传感器；第二类是利用半导体材料（PN结）的温度特性，接触式测温的传感器；第三类是利用红外热辐射技术，传感器采用红外探头，非接触式测温；第四类是利用压电晶体，采用声表面波技术无源接触式测温的传感器 a.热敏电阻 利用热敏电阻测温的传感器，其原理是热敏电阻的阻值会随温度的变化而改变，通过阻值的大小来反映温度。这种传感器其优点是灵敏度高（因为热敏电阻的电阻温度系数大，阻值随温度改变的变化明显）。缺点是，由于热敏电阻阻值与温度的线性关系较差，直接测量的精度低，必须通过运算补偿才能得到较准确的测量值。电阻元件易老化，使用寿命短，精度及稳定性随使用变差。其无线是体现在通讯方式上，通过传感器内部的A/D转换，将数字信号无线发送出。 b.PN结 采用PN结作为测温元件的无线温度传感器，其原理是PN结的压降随温度的变化而改变，施加恒定电流，通过输出电压的大小来反映温度。其压降与温度的关系几乎为线性，精度高，但灵敏度相对热敏电阻要低，反应时间比热敏电阻长。半导体元件不易老化，使用寿命较长，可靠性高。其无线同样是体现在通讯方式上。 c.红外热辐射 采用红外技术的无线温度传感器，测温原理与常见的红外点温枪基本类似——任何高于绝对零度的物体都在发射出辐射能，辐射能的强度与物体温度有着密切关系，传感器探测物体发出的红外辐射，将辐射能转变为电信号，通过校准运算最终得到被测物体表面的温度。数据进一步通过传输模块无线发射出。红外传感器测温反应灵敏度极高，测温范围远大于其他几种，且非接触式测温使得探头使用寿命更长，对被测点无影响。但红外测温对空间要求较高，探头与被测表面必须无任何阻挡，且探头与被测表面间距受传感器距离比率（D:S）的限制，安装部位的选择不易。 以上三类无线温度传感器一般都是由感温模块（热敏电阻、PN结或红外探头）、数模转换模块、无线射频传输模块以及电源模块（可以是电池或感应取电，本文不对供电方式作讨论或比较）组成。 d.声表面波 基于声表面波的无线温度传感器则与其他类别有较大区别。首先，其最大的特点就是传感器本身不需要电源；其次，其无线并不是仅仅体现在通讯方式上，同时也体现在测温原理上。声表面波无线温度传感器是由天线、叉指换能器、反射栅以及压电基片组成，与其他传感器截然不同。其测温的原理是，传播在压电基片表面的声表面波，其波长和波速会随基片表面或内部相关因素（包括温度）的改变而变化。由对应的接收器发出无线激励信号，信号输入传感器的压电基片激起声表面波，不同温度下，传感器输出不同的信号，信号再由接收器接收，经过调解获取温度值。声表面波传感器体积小，不需要电源，传感器成本低是其主要的优势。但正由于无源，传感器需要接收采集器发出的激励信号，这种激励信号的有效无线传输距离较短；另一方面，由于被测设备的震动产生位移，导致声表面波的相位等发生变化，测温的精度严重降低，而现在尚无较好的校准方式。

第二章 声表面波与器件的制作2

第二章 声表面波与器件制作 本章中，我们主要介绍声表面波(SAW)的基本特性和基本类型，压电基片的选择，叉指换能器(IDTs)的特征以及声表面波器件的制作方法。 2.1 引言 压电效应是指在晶体上施加压力时产生电势差的现象。压电晶体在外力的作用下发生形变时，某些表面会出现异号电荷，而在压电晶体上加一电场时，晶体不仅产生极化，而且会产生应变和应力。压电材料的几何应变与施加电场成比例。从1880年居里兄弟发现压电效应以来，压电学已经成为现代科学技术中的一个非常重要的领域。而作为压电学发展的一个重要分支，在二十世纪六十年代中期美国的怀特等人提出用叉指换能器在压电基片上激励和检测声表面波的方法之后，声表面波器件的研究得到了很大的发展。 2.2 SAW 的介绍 在各向同性固体中传播的声波，根据质点的偏振方向可以分为两大类，一类是质点振动垂直于传播方向的波称之为横波，一类是质点振动平行于传播方向的波称之为纵波。二者的速度取决于材料的弹性常数，即 横波速度 1/2s (/)υ=μρ （2.1） 纵波速度 1/2 L 2()λ+μυ=ρ （2.2） 各向同性材料的弹性常数，称为拉密常数；ρ是材料密度。从式子中可以看到，横波通常要比纵波慢。 在各向异性固体材料如压电晶体中，质点振动方向和声波传播方向的关系并非如此简单。一般来说，质点振动方向既不垂直也不平行于声波传播方向，而是有三个互相垂直的偏振方式。其中偏振方向较为接近传播方向的波称为“准纵波”，两个偏振方向较为接近垂直于传播方向的偏振波称之为“准横波”。这三种波的速度各不相同，其中准纵波速度最快，而两个准横波的速度比较慢，其中较快的一个称为“准快横波”，较慢的一个称为“准慢横波”。同时波前的法线方向亦即波的相速度方向与波的能流方向并不一定相同，

生物传感器综述综述

生物传感器课程论文 论文题目：生物传感器技术在环境分析 与检测方面的应用研究进展专业：分析化学 姓名：雷杰 学号： 12015130529 指导教师：晋晓勇 时间：2015年10月23日

生物传感器技术在环境分析与检测方面的应用研究进展 摘要：生物传感器作为一类新兴传感器,它是以生物分子敏感元件,将化学信号、热信号、光信号转换成电信号或者直接产生电信号予以放大输出,从而得到检测结果。文章综述了生物传感器在环境监测,包括水环境、大气环境等领域的应用和最新进展,并展望了环境监测生物传感器的发展前景及发展方向。 关键词：生物传感器技术；环境分析检测；

0．前言 生物传感器这门课属于分析化学和生物化学的一门交叉学科，它涉及到生物化学、电化学等多个基础学科。就目前生物传感器研究的历史阶段，它仍然处于十分活跃的研究阶段，生物传感器的研究逐渐变得专业化、微型化、集成化、也有一些生物相容的生物传感器，生物可控和智能化的传感器制成[1]。基于生物传感器的基本结构和性能，从它的选择性，稳定性，灵敏度和传感器系统的集成化发展的特点和趋势,科研人员主要研究生物传感器在医疗、食品工业和环境监测等方面，它的发展对生产生活都有极大影响，尤其是生物传感器专一性好、易操作、设备简单、可现场检测、便携式、测量快速准确、适用范围广，从而深受研究者的青睐。本文主要概述了近三年来生物传感器在环境分析与检测方面的应用研究，从而对以后生物传感器技术的研究有所帮助与借鉴。 1.生物传感器技术 1.1生物传感器的组成及工作原理 生物传感器主要是由生物识别和信号分析两部分组成。生物识别部分是由具有分子识别能力的生物敏感识别元件构成，包括细胞、生物素、酶、抗体及核酸。信号分析部分通常叫换能器。它们的工作原理一般是根据物质电化学、光学、质量、热量、磁性等，物理化学性质将被分析物与生物识别元件之间反应的信号转变成易检测、量化的另一种信号，比如电信号、焚光信号等，再经过信号读取设备的转换过程，最终得到可以对分析物进行定性或定量检测的数据[2]。 生物传感器识别和检测待测物的工作原理：首先，待测物分子与识别元素接触；然后，识别元素把待测物分子从样品中分离出来；接着，转换器将识别反应相应的信号转换成可分析的化学或物理信号；最后，使用现代分析仪器对输出的信号进行相应的转换，将输出信号转化为可识别的信号。生物传感器的各个部分包括分析装置、仪器和系统也由此构成。生物传感器中的识别元素决定了传感器的特异性，是生物定性识别的决定因素；识别元素与待测分子的亲合力，以及换能器和检测仪表的精密度，在很大程度上决定了传感器的灵敏度和响应速度。

声表面波温度补偿-TCSAW专利调研

主要公司有SEIKO EPSON CORP（精工爱普生），MURATA MFG CO LTD（村田制作所），TOYO COMMUNICAYION EQUIP CO，KYOCERA CORP（京瓷）国内主要有 村田 JP7254835-A：在X切112°Y方向的钽酸锂基片上电极厚度为波长的2-5%时器件具有好的温度特性。（1995） 精工爱普生JP9275326-A：晶体的光轴在右手直角坐标系中，晶体的光轴垂直于Z轴，电轴平行于X轴，机械轴平行于Y轴。插指电极在晶体的（100）面上的两个反射栅之间。激发的声波绕着X轴转16°30′的漏表面传播。反射栅与插指电极之间的距离与指条间的距离

一样。当电极电导最大时激发的中心频率在反射栅的反射带宽之中。汇流条的宽度是插指宽度的十倍。漏波的速度在插指电极，汇流条和自由表面区域达到一定的值时。可以限制波的能量损失并且获得较好的频率温度特性。（1998） 日本电气EP0678973B1：在接收电路中设置另外的谐振器，通过接收电路的设计去除温度的影响。而不要成本高昂的微处理器。（2001） 村田EP682408A1：通过设计器件的输入和输出电极间的距离大于插指电极最外圈距离的3.5倍。可以减小器件的频率温度系数。实例中实现了从7ppm/℃提高3.35ppm/℃。（1995） 村田EP734120A1：在Y切X方向传播的36°钽酸锂基片上电极厚度为波长的2.6%-4.8%，氧化硅厚度为波长的22%-38%时且氧化硅覆盖住pad和反射栅时具有±10%ppm/℃的频率温度系数。（1996） 村田EP2288025A1：电极用两层金属，上面一层是比较耐腐蚀的金属或者合金。然后用一层与电极总厚度相等的绝缘层填在插指之间。最后用一层绝缘层覆盖住整个器件上。金属可以是Al，Au，Ag，Cu，W，Ta，Pt，N，或者Mo。绝缘层可以是氧化硅。金属电极的密度必须要是第一层绝缘层的1.5倍以上。（2011） SPTS Technologies EP 2871259A1：使用脉冲直流反应磁控溅射在Kr气和氧气的混合气体中沉积氧化硅有利于得到密度大于 2.35g/cm3的氧化硅材料。有利于得到更好的温度补偿特性。（2014） 村田JP02096405 A：在温度补偿电路中使用与声表面波器件中相同的薄膜材料得到相同的温度电阻变化，从而去除温度对电阻变化的影响得到更好的温度补偿特性。（1990） 精工爱普生JP2000188521 A：设计谐振器各个插指电极和反射栅之间的距离使得当辐射电导最大时的频率大于反射系数最大时的频率。有利于得到较好的温度特性。（2000） MARUYASU INDUSTRIES JP2001153782 A：电路中采用温度传感器和存储器，微处理器来测量，计算补偿声表面波器件的温度漂移。（2001） 精工爱普生JP2001185988 A：通过控制一种压电材料和顺电材料（铌酸钾）的的固溶体压电薄膜材料的相变温度来得到较好的温度特性和高的机电耦合系数。（1999） 村田JP2003198323 A:在欧拉角为(0°±3°, 110° to132°, 0°±3°)的钽酸锂基片上Al电极厚度为漏声表面波长的0.04-0.12时，用厚度为波长的0.15-0.4的氧化硅盖住插指换能器能得到温度频率特性比较好，机电耦合系数比较大，阻尼常数比较小的器件。（2003） 精工爱普生JP2003204260 A：通过比较温度补偿震荡回路的相位和电压控制声表面波器件的相位来控制电压从而在一个宽的温度范围内得到稳定的频率。（2003） 精工爱普生JP2003224448 A：在氧化锌多层膜器件中，氧化硅介电层在氧化锌与基片之间。当氧化锌厚度与波矢的乘积在0.1-1之间且氧化硅厚度与波矢乘积在0.12-0.45之间时能得到

声表面波气体传感器研究进展_何世堂

第32卷 第4期 Vol.32, No.4 2013年7月 Applied Acoustics July, 2013 2013-05-07收稿; 2013-05-20定稿 * 国家自然科学基金重点项目(10834010)、面上项目(11074268)和863课题(2006AA06Z413) 作者简介: 何世堂 (1958- ), 男, 湖南平江人, 研究员, 博士生导师, 研究方向: 声表面波传感器、声表面波滤波器组、声表面波低插损滤波器及其在 移动通信中的应用。 王文 (1976- ), 男, 研究员。 刘久玲 (1976- ), 女, 副研究员。 刘明华 (1978- ), 男, 副研究员。李顺洲(1953-), 男, 副研究员。 ? 通讯作者: 何世堂, E-mail : heshitang@https://www.wendangku.net/doc/ad6858146.html, 纪念应崇福院士诞辰95周年 声表面波气体传感器研究进展* 何世堂? 王 文 刘久玲 刘明华 李顺洲 （中国科学院声学研究所 北京 100190） 摘要 基于声表面波技术的气体传感器包括采用敏感膜和结合气相色谱两种方式。比较而言，采用敏感膜的声表面波气体传感器体积小、功耗低，适应小型化毒气报警器的发展要求，但可检测的气体种类少、灵敏度低、存在交叉干扰问题；声表面波与气相色谱联用的气体分析仪灵敏度高、可检测气体种类多、很好地解决交叉干扰问题，特别适合于复杂大气背景条件下的气体成分分析。本文从传感器响应机理分析与物理功能结构两方面出发介绍了两类声表面波气体传感器的研究进展情况。 关键词 声表面波，气体传感器，敏感膜，气相色谱，灵敏度 中图分类号：O429 文献标识码：A 文章编号：1000-310X(2013)04-0252-11 Research progress of surface acoustic wave based gas sensors HE Shitang WANG Wen LIU Jiuling LIU Minghua LI Shunzhou (Institute of Acoustics , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, China ) Abstract Two approaches are used for gas sensing of the surface acoustic wave (SAW) based gas sensor, one is using the sensitive film coated onto the SAW device directly, interacting with the target specifics by absorbing; the other way is joint detection using the naked SAW sensor and gas chromatography (GC). The first one is characterized by small size, low power in the practical application, and it adapts to the development of miniaturization poison gas sensor requirements. However, it still suffers from some problems as low sensitivity, few detectable gas types and crossed-interference. It is fortunate that these problems can be solved just right by the joint detection using the naked SAW sensor and GC, the method is especially suitable for the gas composition analysis in the complicated atmosphere background. This paper reviews the development of the SAW gas sensor using the two detection methods. Key words Surface acoustic wave, Gas sensor, Sensitive film, Gas chromatography, Sensitivity

无线无源声表面波

产品名称：无线无源声表面波(SAW)传感器温度测量系统(用于电力系统) 1.引言 近年来，随着电网容量的不断增大，超高压与特高压电力系统的逐步建立，大容量、大区域互联和西电东送等复杂系统的形成，对电力系统的安全运行和供电可靠性都提出了更高的要求。特别是随着超高压输电系统全国联网、紧凑型输电线路的建成、带有串补或静补的交流柔性超高压输电系统的采用，输电系统的短路电流将达到较高水平。 为保证电力系统的安全运行，可通过对系统内重要电力设备运行状态，特别是绝缘状态进行监测，检测各种关键状态量，对其进行分析诊断，发现设备的各种缺陷及其劣化发展，以求在可能出现故障或性能下降到影响正常工作之前，及时维修、更换，避免发生危及安全的事故。其中，电力系统高压设备在长期运行过程中由于表面氧化腐蚀、紧固螺栓松动、触点和母线排连接处老化等问题，造成设备过热甚至出现严重事故的可能性进一步加剧。为了及时发现或预知事故隐患避免故障造成严重后果，按电力行业的安全规范要求可行的办法就是实时在线监测电力系统一些关键设备或部位的温度，从而间接监测电力设备的工作状态。目前在电力系统中急需在线监测温度的设备和部位包括：导电母排接头、电缆接头、电缆终端与电器设备的连接处、高中压开关柜触头、刀闸开关、干式变压器等设备。尤其是一次设备的开断接触点，由于设备制造的原因、设备受环境污染的原因、设备长期运行、严重超载运行、触点氧化、电弧冲击等原因造成接触电阻增大，因此在运行时往往容易造成发热，温度不断上升，给设备安全运行埋下了隐患，如果不及时发现，容易导致起火或爆炸，造成大量的财产损失，这一现象在负荷增长较快的地区显得尤为普遍。 此外，在用电高峰期及部分线路故障等情况下如何在现有输电线路的基础上提高输送能力成为“智能电网”迫切需要解决的问题。在不改变现有输电线路结构和确保电网安全运行的前提下，建立输电线路动态增容监测系统可有效、安全地增加线路短期输电容量，以满足突发事件下的供电需要，符合电力部门优质供电、优质服务的要求。基于输电线导线温度检测的方法还是高压架空输电线路动态增容实施的重要依据。因此，温度检测正成为“智能电网”领域中不可或缺的重要技术。 输电变电线路和装备温度监测的特点和难点主要在于： （1）检测点的电压高达几十万伏，要求传感器必须易于安装并实现电气绝缘隔离，因此无线传感器较适宜； （2）检测的母排或输电线上电流几十安培甚至上百安培，且周围分布着极强的电磁场干扰，同时要抗雷击。采用感应供电的工作模式不稳定可靠； （3）我国在《架空输电线路导线温度在线监测系统技术导则》和《高压设备智能化技术导则》的总体原则中，建议涉及高压设备本体，传感器尽量采用无源型； （4）温度传感器(包括其引线)除了必须满足高温测量的稳定性和耐热性要求外，还必须耐受短路大电流冲击时所产生的短时高温而不被损坏，寿命要超过15年甚至30年；

声表面波气体传感器的原理及研究进展

声表面波气体传感器的原理及研究进展1 薛力芳，刘建国，黄烨，刘爽英，赵启大，刘丽辉，董孝义 （南开大学现代光学研究所 天津 300071） 摘 要：简要叙述了声表面波（SAW）气体传感器的传感原理和研究进展，详细阐述了声表面波气体传感器阵列的新型结构及其主要功能，为实现集成化，多参量测量和高灵敏度SAW 气体传感器的优化结构设计提供了参考依据。 关键词：声表面波 气体传感器 1 引言 声表面波(SAW)传感器的研究起源于70年代，当时人们在研究SAW电子器件的时候发现表面沉积物、应力、温度、电场、磁场等外界因素均会对器件的特性产生较大的影响，这些影响是电子器件所不希望的，然而却十分适用于传感器的研究。由于这种传感器具有高精度、高灵敏度、高分辨率、抗电磁干扰能力强，不需要模/数转换，敏感器件采用半导体平面工艺制作，易于集成及大规模生产等优点，30多年来，以SAW延迟线或谐振器作为核心敏感组件的SAW传感器技术得到了很大发展。到目前为止，人们不但已经研制了温度[1][2]、压力[3]、质量传感器[4]。特别是在气体传感器方面已经取得了可喜的科研成果[5][6]。本文概述了近些年SAW气体传感器的研究进展，对一些新型的SAW气体传感器结构设计做了详细的介绍，从而为SAW气体传感器优化设计提供了参考依据。 2 声表面波气体传感器的原理 声表面波(SAW)气体传感器的基本结构如图1所示，在以压电材料为衬底的表面上，一端为输入叉指换能器（IDT1），另一端为输出叉指换能器（IDT2），两者之间的区域淀积了针对特定气体敏感的薄膜。此薄膜与被测气体发生相互作用，导致界面膜的物理性质发生变化，从而改变了SAW的速度或频率， 因此通过测量声波的频率偏移或相位延迟可以反演得到气体的种类、浓度等待测量。下面以测量声波的频率偏移为例来说明声表面波气体传感器原理[7]。 1资助项目：教育部博士点基金（批准号：20020055036）、国家自然科学基金项目（批准号：69977006）和天津市自然科学基金重点资助项目（批准号：013800511）

生物传感器工作原理

生物传感器工作原理 定义 生物传感器是多学科综合交叉的产物，各类新型生物传感器正在不断涌现，因而难以对它下一个确切而严格的定义。就现有的生物传感器而言，它是固定化的生物成份（酶、抗原、抗体、激素）或生物体本身（细胞、微生物、组织等）为敏感元件，与适当的能量转换器结合而成的器件。敏感元件产生与待测化学量或生物量（或浓度）相关的化学或物理信号（原始信号），然后由能量转换器转换成易于测量的电信号（次级信号）。随着各门高新技术的发展，特别是生物工程技术和电子技术的发展，生物传感器的概念将不断修正和更新。 应用 生物传感器在国民经济的各个领域有着十分广泛的应用，特别是食品、制约、化学工业中的过程检测，环境检测，临床医学检测，生命科学研究等等。测定的对象为物质中化学和生物成份的含量，如各种形式的糖类、青酶素、草酸、水杨酸、尿酸、尿素、胆固醇、胆碱、卵磷脂、肌酸酐等等。 分类 生物传感器的分类方法很多。若按生物敏感材料的类别来划分，生物传感器可分为酶传感器、免疫传感器、微生物传感器和组织传感器。我们权且把细胞传感器归入组织传感器。按能量转换器来划分，生物传感器可分为电化学生物传感器、热生物传感器、光学生物传感器、半导体生物传感器和声学生物传感器。电化学传感器主要有酶传感器，热学生物传感器主要有热敏电阻，光学生物传感器主要有光纤生物传感器，半导体生物传感器主要有酶场效应管，声学生物传感器也称质量生物传感器，主要有压电晶体生物传感器和声表面波生物传感器。图1

清楚地反映了生物传感器的结构和分类。 特点 生物传感器与传统的检测手段相比有如下特点： [1].生物传感器是由高度选择性的分子识别材料与灵敏度极高的能量转换器结合而成的，因而它具有很好的选择性和极高的灵敏度。 [2].在测试时，一般不需对样品进行处理。 [3].响应快、样品用量少，可反复多次使用。 [4].体积小，可实现连续在线、在位、在体检测。 [5].易于实现多组份的同时测定。 [6].成本远低于大型分析仪器，便于推广普及。 图1 生物传感器的结构分类 然而，我们在看到生物传感器优点的同时，必须注意到它的若干弱点。例如，不同酶的选择有很大差异，尿素酶有严格的专一性，葡萄糖氧化酶有高度的专一性，而乙醇氧化酶和氨基酸氧化酶分别能识别光谱醇类和氨基酸类。由于生物材料的内在特征是无法改变的，故在这种情况下必须解决如何消除干扰的问题。抗体的专一性可采用单无性抗体而得到增强。对专一性好的生物敏感材料可选用

声表面波传感器的综述

声表面波传感器的综述 摘要：声表面波（SAW）是一种在固体浅表面传播的弹性波，SAW传感器是电子技术与材料科学相结合的产物。由于SAW传感器具有非接触、快速、无电源、抗干扰、易编码、保密性好、成本低等优点，目前已广泛应用于许多领域。同时，SAW传感器也朝着更高精度更智能化等发展趋势发展。 关键字：声表面波特点应用发展趋势 1.声表面波的基本原理 声表面波( surface acoustic wave，SAW)是英国物理学家瑞利在19世纪80年代研究地震波的过程中偶尔发现的一种能量集中于地表面传播的声波。声表面波是一种在固体浅表面传播的弹性波，它存在若干模式，主要包括Rayleigh波、Love波、Lamb波、B2G波、漏剪切声表面波以及快速声表面波模式的准纵漏声表面波等[1]。 瑞利波是应用比较广泛的声表面波，瑞利波质点的运动是一种椭圆偏振，它是相位差为90°的纵振动和横振动合成的结果。表面质点作反时针方向的椭圆振动，其振幅随离开表面的深度而衰减如图1所示，但纵振动与横振动的衰减不一致，其衰减规律如图2所示。 图1 在各向同性固体中，瑞利波质点运动随深度的变化图

图2 在各向同性固体中，瑞利波的纵震动与横震动随深度的变化图由图可见，瑞利波能量集中在约1个波长深的表面层内。频率愈高，集中能量层愈薄。这一特点使SAW较体波更易获得高声强，同时该特点也使基片背面对SAW传播的影响很小，因而就SAW器件本身而言，对基片的厚度及背面质盘无严格要求[2]。 2.SAW传感器 1965年，美国怀特和沃尔特默发表题为“一种新型声表面波声——电转化器”的论文，取得了声表面波技术的关键性突破，首次采用叉指换能器IDT激发SAW，加速了声表面波技术的发展。 SAW传感器是电子技术与材料科学相结合的产物，它由SAW 振荡器、敏感的界面膜材料和振荡电路组成。SAW 传感器的核心部件是SAW 振荡器，由压电材料基片和沉积在基片上不同功能的叉指换能器所组成，有延迟线型(DL型) 和谐振器型(R型) 两种。如下图所示[3]。 图3 延迟线型SAW传感器