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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。
声波传感器的工作原理声波传感器是一种使用声波作为探测媒介的传感器，它的工作原理是基于声波的传播和回波接收原理。
声波传感器将声波发送到目标物体或媒介中，通过接收回波来确定目标物体的位置、距离、形态等信息。
下面将详细介绍声波传感器的工作原理。
声波传感器分为发射器和接收器两个部分。
发射器通过震动元件（例如压电晶体）产生高频声波，然后将声波传播到目标物体或传感器要监测的媒介中。
接收器则用于接收回波信号，并将其转换为电信号。
当发射器将声波传播到媒介中时，声波会因媒介的阻抗和密度差异而出现反射、折射、散射等现象。
当声波遇到目标物体时，一部分声波会被目标物体吸收、散射或反射。
这些散射或反射的声波会在媒介中形成回波，并通过传回给接收器。
接收器接收到回波信号后，通过接收元件（例如压电晶体）将回波声波转换为电信号。
接收元件的震动会受到回波信号的影响，进而在电极上产生微小的电压变化。
这个电压变化信号经过放大、滤波等处理后，最终转换为数字信号，供后续处理和分析。
声波传感器需要进行声速校准，因为声波在不同的媒介中传播速度不同。
校准的目的是根据声波在特定媒介中的传播速度来计算目标物体的真实距离。
声波传感器通常会将发射和接受的时间差（也称为时间延迟）转换为距离。
在进行测距时，声波传感器发射声波信号后，开始计时，待接收到回波信号后，记录下时间。
通过测量发射和接收时间差以及声波在媒介中的传播速度，可以计算出目标物体与传感器的距离。
这种测距原理被称为时间差法测距。
声波传感器还可以用来检测目标物体的形态和位置。
通过分析回波信号的幅度、频率、相位等参数，可以判断出目标物体的形态特征。
例如，当回波信号的幅度越大，说明目标物体越大或越靠近传感器。
频率信息可以用于鉴别目标物体的种类，因为不同物体会对声波产生不同频率的响应。
总之，声波传感器通过发射和接收声波来获取目标物体的位置、距离、形态等信息。
其工作原理是利用声波在媒介中的传播和回波特性，通过时间差法测距以及分析回波信号的特征参数来实现对目标物体的探测和检测。
声音传感器工作原理
声音传感器是一种可以检测声波信号并将其转化为电信号的设备。
其工作原理可简述如下：
1. 振动膜片：声音传感器内部通常内置着一个振动膜片，其可以随声音波动而产生微小的振动。
2. 振动转化：当声波进入声音传感器时，会导致振动膜片不断震动。
这里面的机制可以是通过声波作用于振动膜片表面的压力差异引起的。
3. 电信号转换：振动膜片的震动将会导致传感器内部的电极受到压电效应的影响而产生电荷分布不均。
这样，就形成了一个微弱的电场。
4. 电信号输出：传感器通过引出与电极相连的导线，将这个微弱的电场转换为电信号输出。
这个电信号可以通过放大电路进一步处理，以便进行分析或记录。
总的来说，声音传感器工作原理是通过将声波信号转化为电信号来实现声音的检测和测量。
这个过程涉及到声波的传导、振动膜片的震动、电荷的分布和电信号的转换等多个步骤。
通过分析这些电信号，我们可以得到关于声音信号的各种信息。
声表面波传感器的工作原理发布时间：2021-09-16T02:31:42.791Z 来源：《教育学》2021年6月总第253期作者：逄珂李英棣邓海峰吴一丁少娜[导读] 会改变声传播速度等特性，通过检测声速变化量，可以表征待测参量的大小。
91206部队山东青岛266100摘要：如今，传感器在我们生活中发挥着非常重要的作用，如移动设备采用环境光传感器来优化显示，同时利用加速度传感器实现高水平的交互性；汽车采用了接近传感器来避免事故。
声表面波传感器是一种利用声表面波芯片作为传感元件，以声表面波速度或频率的变化来表征被测量的传感器。
本文主要对声表面波传感器的工作原理及模式进行了阐述。
关键词：声表面波传感器原理声表面波传感器是一种对生物、物理、化学等物质量进行检测的新型传感器，它利用IDT和晶体的压电效应激发声表面波，使其以一定的声波速在输入输出换能器之间的压电基片表面传播，如果在声波传播路径上施加如压力、温度等被测参量时，会改变声传播速度等特性，通过检测声速变化量，可以表征待测参量的大小。
一、声表面波传感器的定义表面声波(Surface Acoustic Wave,SAW)首先由Rayleigh勋爵解释，他描述了压电材料中声波传播的表面模式。
后来，White和V oltmer通过使用叉指式换能器(IDT)发现了一种产生表面声波的简便方法，从此，SAW器件因其各种优点在许多领域发挥了重要作用。
声表面波传感器是一种对生物、物理、化学等物质量进行检测的新型传感器，其原理是由于物理量变化，声表面波振荡器频率也发生变化。
就现在传感器元件的发展，可以制作成研究气体、压力、温度等参数的传感器。
它通过监测声波在毫米大小的压电基板上的调制来工作，小尺寸的声表面波传感器允许它们对环境参数的变化做出快速反应。
此外，频率调制的使用使它们能够进行精确的测量，这在很大程度上不受信号衰减的影响。
二、声表面波传感器的结构类型SAW传感器的类型各种各样，按其供电方式可以分为有源传感器和无线无源传感器两种。
声表面波传感器的应用发布时间：2021-08-06T02:34:49.855Z 来源：《教育学文摘》2021年6月总第374期作者：逄珂李英棣邓海峰张健傅伟[导读] 抗干扰能力强数字化、易批量生产、体积小、重量轻、功耗低等众多优点，应用十分广泛。
91206部队山东青岛266100摘要：声表面波传感器是一种利用声表面波芯片作为传感元件，以声表面波速度或频率的变化来表征被测量的传感器。
它具有灵敏度高，性能稳定等优点，由于声表面波传感器是由压电材料构成，使得这种传感器具有优良的抗高压及电磁辐射能力，其工作环境取决于压电材料和金属膜的耐受程度，选用的材料合适，就可工作于极端环境，本文主要对声表面波传感器的部分实际应用进行综述。
关键词：声表面波传感器应用声表面波简称SAW(Surface Acoustic Wave)是一种沿弹性基体表面传播的声波，任何固体表面都存在这一现象。
某些外界因素(温度、压力、加速度、磁场、电压等)对SAW的传播参数都会造成影响，根据这些影响与外界因素之间的关系，可以研制出测量各种物理、化学参数的SAW传感器，该类传感器具有高精度、高灵敏度、抗干扰能力强数字化、易批量生产、体积小、重量轻、功耗低等众多优点，应用十分广泛。
一、温度传感器应用表面波速度取决于温度，并由用于制造声波传感器的结晶材料的取向和类型决定。
振荡频率由叉指换能器周期和波速决定，当外界温度改变时，其振荡频率也会改变。
df/f=dv/v-dl/l (9)对于普通的晶体材料，温度的变化对材料长度的影响不大，所以温度对速率的影响主要是由声表面波波速随温度变化而引起的。
基于SAW延迟线振荡器的温度传感器具有毫秒级分辨率、良好的线性度和低滞后。
但是，SAW传感器对质量负载非常敏感，因此SAW温度传感器必须密封在密封包装中。
最近，据报道，一个124-MHz ST切割石英SSBW温度传感器的温度系数为32ppm/℃，分辨率为0.22℃。
声表面波（SAW）传感是一种新型的检测技术2008-06-16 23:31:52摘要：声表面波（SAW）传感是一种新型的检测技术。
近几十年来，人们对SAW基本性质的认识越来越深入，使这门年轻的学科逐步发展成为一门新兴的、声学和电子学相结合的边缘学科。
声表面波技术的应用已涉及到许多学科领域，如地震学、天文学、雷达通信及广播电视中的信号处理、航空航天、石油勘探和无损检测等等。
随着微电子技术、集成电路技术、计算机技术和材料、微细加工技术的迅速发展，声表面波传感器的研究也应运而生，具有一个十分巨大的发展空间和应用前景。
本文讨论了把传感器、DSP、对测量值进行评估的智能器件集成在一起的完整系统。
关键词：声表面波；传感器；FPGA；DSP1. 引言在现代信息社会中，目标辨识已经得到了广泛的应用。
例如超市中货物的识别、图书馆中书刊的识别、银行磁卡等都是目标识别系统应用的实例。
尤其是近年来，自动识别方法在许多服务领域、在货物销售与后勤分配方面、在商业部门、在生产企业和材料流通领域、在智能交通管理等方面得到了快速的普及和推广。
在几年前，条形码——纸带在识别系统领域引起了一场革命并得到了广泛的认同与应用。
但是随着现代社会的发展，这种技术在越来越多的情况下不能满足人们的需求了。
条形码虽然便宜，但它的不足之处在于存储能力小以及不能改写。
目前，另一种广泛使用的技术是接触式IC卡（电话IC卡、银行卡），它是将数据存储在一块硅芯片里。
然而，在许多情况下，机械触点的接通是不可靠的。
特别是对于运动目标或不可触及的目标更显得无能为力。
于是研究更好的目标识别技术尤其是非接触识别技术，有了它深刻的现实意义。
近年来，非接触识别已经逐步发展成为一个独立的跨学科的专业领域。
这个专业领域与任何传统学科都不相同。
它将大量来自完全不同专业领域的技术综合到一起：如高频技术、电磁兼容性、半导体技术、数据保护和密码学、电信、制造技术和许多专业应用领域。
3.2 表面声波传感器工作原理表面声波的辐度和传播速度都可以用于监测器件表面介质的化学、物理性质。
应用较多的是传播速度，因为在电子学中表面波传播速度可以以较高的精度测量（10-7）；而辐度测量精度为10-3。
精度速度的变化，可以转变为频率的变化。
在这一方表面声波器件类似于石英晶体微量天平（QMB,quartz crystal microbalance）。
为了更好地理解表面声波器件工作原理和它的特性，我们把它与石英晶体微量天平做一比较。
石英晶体微量天平由一块石英压电晶体与电极构成。
当一随时间变化的电压加在电极上时，晶格经受位移，产生弹性波，从晶体的一边，传到另一边。
波速和振荡频率与晶体表面接触物质的密度和质量有关：这里Δf 是频移（Hz），它与质量变化有关；F 是晶体的固有谐振频率（MHz ）；ΔM 是晶体表面质量变化（g），A 是晶体的表面积（㎝2）。
当晶体表面镀附一层吸收介质时，石英晶体微量天平可以制成化学传感器。
石英晶体微量天平传感器的灵敏度是一个放射性函数，最大灵敏度出现在器件中心，并向周边降低。
表面声波传感器也要求使用一块压电晶体，但与石英晶体微量天平传感器不同，电极制在压电晶体的同一面，形状为手指形交叉形（IDT S）。
当一个随时间变化的电压加上之后，晶格经历一种机械变形，它只限定于晶体表面一个特定区域，形成表面声波,如图7１所示。
图１表面声波在表面声波延迟线上的传播 (a)顶视图 (b)侧视图图2 表面声波传感器工作原理的延迟线结构中，实际上是一对传感器，组成两个表面声波延迟线,并制作在同一块基质上。
每一套表面声波延迟线，都由发射器和接收器组成。
表面声波延迟线手指交叉形电级作为发射器，发射表面声波，另一套手指交叉形电级作为接收器，把表面声波变成电信号．在图7-2 所示的传感器表面镀一层非传导的、各向同性的聚合物薄膜．其响应特性如方程２所示：这里K1、K2是石英基质材料常数；V R是瑞利波传播速度；h 是膜的厚度；ρ是密度；μ是膜材料的剪切模数，λ是朗伯（Lamb）常数；o f 是器件的固有频率。
声音传感器的工作原理
声音传感器是一种能够捕捉环境中声音信息的设备。
它的工作原理基于声音的传播和振动。
当声音传播到传感器附近时，声波会引起传感器的振动。
传感器内部通过某种材料或装置将声音的振动转化为电信号。
一旦声音信号转化为电信号，传感器就可以将这些信号发送到其他设备进行进一步处理或分析。
声音传感器的工作原理可以简单归纳为以下几个步骤：
1. 接收声波：声音传感器的接收部分用于接收周围环境中的声波。
传感器通常采用一个或多个麦克风来接收声音。
2. 声音振动传导：一旦声音波在麦克风附近产生，麦克风会感受到声波的振动。
这些振动会通过麦克风的结构传导到传感器的内部。
3. 转化为电信号：传感器内部的材料或装置会将声音的振动转化为电信号。
这可能涉及到一些装置，如压电材料或变压器等。
4. 信号处理与传输：一旦声音信号转化为电信号，传感器可以通过适当的电子电路对信号进行处理和放大。
然后，传感器可以将这些处理后的信号发送到其他设备进行进一步处理或分析。
总的来说，声音传感器的工作原理基于声音振动的捕捉和转化为电信号。
通过将声音转化为电信号，可以实现对声音的分析、处理和控制。
在各种应用中，声音传感器能够提供重要的环境音量、声波频率等信息，从而实现各种智能设备和系统的功能。
声表面波传感器的应用一．声表面波简介声表面波（SAW）技术是声学和电子学相结合而形成的一门新兴边缘学科。
在该技术的基础上,现已经成功地研制出声表面波带通滤波器、振荡器、表面波卷积器和传感器等声表面波器件。
由于声表面波器件具有体积小、可靠性高、一致性好以及设计灵活等优点,所以在雷达、通信等领域的研究得到了广泛的应用。
把声表面波技术应用于传感器技术领域在近十年来得到了很大的发展。
目前, 采用技术来研制力、加速度、温度、湿度、气体及电压等一系列新型传感器的工作逐渐成为传感器研究的一个热点。
二．声表面波传感器工作原理SAW传感器构成的识别系统由一个SAW传感器标签、一个带主动式天线的阅读器和一个信号后处理单元组成。
SAW 标签由传感器天线、压电模式、指换能器和经传感器体外编码的反射区组成。
传感器天线接收由远处阅读器发送来的访问电磁脉冲信号,通过叉指换能器转化为声表面波,遇到反射条后形成回波,回波通过叉指换能器重新转化为电磁波并再次通过天线发射出去。
这些回波信号形成了由晶体表面的反射条的数目和位置决定的脉冲序列,它类似于条形码图案,每个脉冲的时间延迟取决于SAW 传播速度。
信号后处理单元对脉冲延迟变进行估计,实时解调出识别码。
天线接收到询问信号后,由IDT将电信号转换为声波信号,声波信号撞击反射区。
反射区位置不同,个数不同,会产生不同的振幅和不同的相位变化。
三．声表面波传感器的应用（1） LiNb03的声表面波应用声表面波器件(SAW)的基本原理是在压电基体上通过光刻的方法制出由相互交叉的电极(一般为铝电极)组成的叉指电极(叉指换能器)，利用基片的压电效应激发起沿着表面层传播的高频超声波，从而实现滤波、延时、脉冲压缩与扩展、卷积等多种电子学功能。
叉指换能器的基本构造如图，换能器的中心频率f0由声表面波的相速vs和电极的周期λ0确定:fo=vs/λ0，即声表面波器件的中心频率和声波的传播速率成正比，与电极的周期成反比，所以提高器件的中心频率主要在于如何提高声表面波的传播速率和缩短电极周期，又因为光刻技术的限制不可能无限制地缩短电极周期，因此当前制作高频声表面波器件的关键在于选择合适的基体材料和不断提高改进基体的晶体质量和提高压电性能，同时降低传输损耗。
声表面波传感器的原理及应用综述摘要：声表面波传感器能将信号集中于基片表面、工作频率高，具有极高的信息敏感精度，能迅速地将检测到的信息转换为电信号输出，具有实时信息检测的特性；另外，声表面波传感器还具有微型化、集成化、无源、低成本、低功耗、直接频率信号输出等优点。
国内目前已经形成了包括声表面波压力传感器、声表面波温度传感器、声表面波生物基因传感器、声表面波化学气相传感器以及智能传感器等多种类型。
关键词：声表面波；传感器；工作原理；应用1声表面波传感器的工作原理1.1声表面波声表面波是一种在固体浅表面进行传播的弹性波，具有多种模式，瑞利波是目前应用最广泛的一种声表面波。
不同类型的声表面波具有不同的特性，利用其制成的传感器可适用于不同场合探测。
1.2声表面波传感器的结构类型声表面波传感器的两种基本构型为延迟线型﹙delayline﹚和谐振型﹙resonator﹚。
延迟线型和谐振型声表面波传感器在结构上均由压电基片、叉指换能器和发射栅共同构成。
延迟线型声表面波传感器通过天线接收正弦激励信号，传递至叉指换能器﹙interdigital transducer，IDT﹚，正弦信号在压电基片激励出声表面波，实现声波和电信号的转换。
声表面波在压电基片上传播经过一段时间延迟到达反射栅，反射栅将部分声波反射回来，反射的声波又通过IDT转换为正弦激励信号，从而实现电声转换。
谐振型声表面波传感器将IDT置于2个全反射的反射栅间。
激励的声表面波的频率与谐振器频率相等时，声表面波在反射栅间形成驻波，反射栅反射的能量达到最大。
外部激励信号加载在输入IDT上，IDT将电信号转换为声表面波，声表面波沿压电晶体表面向两边传播，经两侧反射栅反射叠加由输出IDT输出，最终实现声/电转换。
1.3声表面波传感器的工作模式声表面波器件一般使用压电晶体﹙例如石英晶体等﹚作为媒介，然后通过外加一正电压产生声波，并通过衬底进行传播，然后转换成电信号输出。
