諧振式液位傳感器的研究.pdf

1、諧振式石英晶體傳感器被廣泛應用于科技的各個領域，具有很高的靈敏度和精度、結構簡單、壽命長、功耗低、環(huán)境適應能力強等優(yōu)點，是一種低成本的檢測器件。壓電石英晶體傳感器被廣泛用于氣體的氣相分析以及液體的液相分析中去，滲透到表面化學、應用化學、生物化學、微生物元素檢測等領域中去。石英晶體微天平（Quartz Crystal Microbalance）是利用石英晶體對晶體表面質量的敏感，利用逆壓電效應，將質量變化轉換成頻率變化，實現(xiàn)氣相或液相特性

2、的檢測。石英諧振式質量敏感傳感器的電極設計對傳感器的性能參數(shù)、晶體檢測出的共振頻率的影響較大，所以為實現(xiàn)特定功能的電極的尺寸設計顯得尤為重要。
　　本文主要的研究方向是石英晶振液位傳感器的研究，主要利用了真空鍍膜的方式，對設計好的石英晶體進行鋁膜的蒸鍍。依據(jù)QCM傳感器的原理，對石英晶體基頻振動模式進行了數(shù)學模型分析以及等效電路模型分析。通過數(shù)學模型的分析得到傳感器頻率與液體密度、粘度、質量的關系。進一步對石英晶體液位傳感器的設計

3、和制備提供了堅實的理論基礎。
　　本文對石英晶體傳感器制備工藝以及電極設計進行了研究。在蒸鍍之前，利用軟件對蒸鍍形狀進行了設計，并經行了掩膜板的機械加工，利用加工好的掩膜板，對石英晶體進行被電極。在蒸鍍過程中，主要采用電阻絲加熱方式，在鋁熔點的范圍內，分別鍍不同厚度的薄膜。電極的尺寸和形狀主要設計了不同種類。通過不同形狀的電極，對石英晶體傳感器的頻率特性進行分析，得出最優(yōu)電極。主要針對電極半徑、厚度、形狀，設立了對比試驗。此外，對