[优秀论文]高温偏载条件下的声表面波氧气传感器理论研究.pdf

上海交通大学
博士学位论文
高温偏载条件下的声表面波氧气传感器理论研究
姓名:辛长宇
申请学位级别:博士
专业:精密仪器及机械
指导教师:施文康
20071101
高温偏载条件下的声表面波氧气传感器理论研究摘要有吸附气敏效应,据此已成功研制了一大批功能各异的气敏传感器,前景。本论文考虑采用声表面波技术,采用新型纳米介孔材料作为传感器家族的一个新兴分支,声表面波虺芐ǜ衅骶哂卸捞氐挠攀疲痪鱿直闶艿酱ǜ衅界的青睐和关注,成为继陶瓷、半导体和光纤传感器之后符合未来传感技术发展趋势的一个重要方向。:牡绲悸仕嫠羝奈蕉谋渲两瘢嗣且丫嗉谭现現、琒琋,琓珺。,,榷季吸附敏感型气敏传感器已经发展成为传感器领域的一大体系。声表面波气体传感器在燃烧控制、环境保护、安全监控方面有着广泛的应用做为氧气敏感薄膜的高温声表面波氧气传感器,着力解决高温偏载条件下跗ǜ衅髅舾谢挠呕杓评砺畚侍狻B畚难芯磕谌涉及跗舾谢淼睦砺鄯治鲇虢!⑽露绕靥跫旅舾谢片性能指标的计算与优化选择、传感器结构设计、敏感膜的制备工艺、实验测试等方面。论文从压电晶体的本构方程和波动方程入手,借助弹性力学、连续介质力学的基本理论,建立了通用的针对气体传感器层状结构的完整的常温下的波动方程,并且推导了求解过程。从论文讨论的气体传感器工作于高温状态下的实际情况出发,使用相对于参考状态的昝枋觯悸橇宋露绕匾蛩氐慕徊孀饔茫⒘宋露偏载电弹波动方程。从热力学观点出发,详细地研究了有效材料常数的物理意义和特点,推导了完整的有效材料常数确定方法。根据有效材料常数对称性不同于基础材料常数的特点,参照普通波动方程的求卜海交通大学博上学位论文
解算法,推导了层状结构宕ǜ衅髌氐绲ǘ匠痰那蠼过程。论文应用扰动理论与吸附理论,分析了机械扰动和电学扰动对高温气体传感器的影响。分别对机械扰动和电学扰动进行了仿真计算。结合吸附理论,提出了在本文研究的范围内,机械扰动基本可以忽略不计,气体传感器仅仅受电学扰动的影响。与中国科学院上海硅酸盐研究所合作,利用溶胶一凝胶法,成功制备了应用于高温跗ǜ衅鞯哪擅捉榭譚舾心ぃ⑶姨讨了并得到了最佳的制备方法,并测量了敏感膜的材料常数。论文设计制作了呶卵跗ǜ衅鳎谱髁擞糜赟气体传感器的双通道高频振荡电路。并进行了实验,取得理论与实验基本跗ǜ衅髅舾械ピS呕杓评砺郏贛7⒘烁咝的用于求解话阄侍饧捌厝哦侍獾耐暾砑饩隽目焖偾蠼馕侍猓攵云宕ǜ衅鞯牟阕唇峁梗允⒕逶多个切向上进行了计算,选择出了适合呶缕宕ǜ衅魇褂玫优化切向,设计制作了呶缕宕ǜ衅鞑⒔辛耸笛檠橹ぃ对宕ǜ衅魃杓坪椭谱饔兄苯拥闹傅家庖搴筒慰技壑担呶缕宕ǜ衅鞯慕徊酵晟坪褪涤没蛳铝肆己没。对于其它类型骷纳杓埔灿薪洗蟮牟慰技壑怠关键词:声表面波,高温氧气传感器,偏载理论,扰动理论,介相符合的研究结论通过本文工作,建立了可以适用于不同偏载条件的较为完整的得理论与实验较为吻合的研究结果。论文中的理论和实践工作,不仅孔膜摘要
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学位敝储虢身蜡日期:聊年耭/日上海交通大学学位论文原创性声明附件四本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
嘲夕Ⅳ月尹筹蛾日期:祎保密口,在一年解密后适用本授权书。学位论文版权使用授权书上海交通大学本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,附件五同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于不保密口。朐谝陨戏娇蚰诖颉’’学位论文作者签名:指导教师签名、
第一章绪论引言际跫癝传感器发展概况际传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展的高新技术,它是新技术革命和信息社会的重要技术基础。传感器技术与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱,已被许多工业发达国家列为现代和未来科学研究和技术开