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声表面波谐振型微质量传感器是声表面波技术发展的产物。利用质量沉积效应,使器件达到测量微质量的目的。设计一个性能良好的传感器,减小插入损耗,增大Q值是关键因素。与滤波器结构相比,该传感器采用谐振型结构,产生了Q值高、插入损耗小的波形,在无外围振荡电路的情况下可以满足测量要求,该器件主要应用在化学测量中。
本文利用COM模型分析谐振器结构,计算了器件的幅度频率响应,得到器件的频率响应曲线,并使用LiNbO3材料做基底制作了四种结构参数不同的器件。为了补偿温度等外界环境因素对器件频率特性的影响,器件采用双声路结构,包括测量声路和参考声路。在器件结构参数确定后,绘制器件版图,用于制作掩膜版。
利用射频网络分析仪测试系统测试了器件的结构对称性、温度频率特性和质量频率特性。测试结果表明四类器件两声路的对称性良好,中心频率处频率响应曲线基本吻合。1、2、3和4号器件单声路温度系数分别约为9.899、10.095、10.247和11.821KHz/℃,双声路温度补偿系数分别约为18.3、20.3、20.0和22.2Hz/℃。补偿后温度系数与单声路温度系数相比要小的多,基本消除了环境温度对测量结果的影响。1、3和4号传感器所测试的数据在未经门函数处理前的质量沉积效应平均灵敏度分别约为4.77、4.02和4.22GHz·cm2/g。3和4号经门函数处理之后平均灵敏度分别约为4.55和4.59GHz·cm2/g。传感器的质量沉积效应灵敏度曲线线性度良好。