声表面波温度传感器及其应用研究与开发.doc

声表面波温度传感器及其应用研究与开发 声表面波传感器 (SAW Sensor)相对于一般的传感器而言具有一系列的优点。 无线无源的声表面波传感器是近年来发展起来的新型传感器， 具有优良的性质和 广阔的应用前景。 其无线无源的特性也大大拓展了传感器的应用领域， 使恶劣环境下的传感监 测变得安全可靠。本课题研究的无线无源声表面波温度传感器主要包含两个方面 的内容，一方面研究声表面波温度传感芯片， 主要目标是提高芯片的测温精度及 可靠性。 同时研究天线， 提高信号传输距离。 另一方面研究无线无源温度传感器构成 的温度传感系统及其应用， 例如如何用于高压变电站高压线路的温度测量， 地埋 电缆的温度测量等。 本论文研究的重点是测温芯片的设计与制备。 本论文主要介绍声表面波温度 传感芯片的基本结构和原理，分析叉指换能器 (IDT) 理论，分析叉指换能器的理 论函数模型，包括函数模型和模态耦合 (COM)理论模型等。 论文拟利用窗口函数设计降低旁瓣， 提高芯片测温精度。 利用模态耦合理论 模型模拟仿真测温芯片。 得到了很好的效果， 并依据设计的芯片结构制备了芯片。 本论文编写了声表 面波温度传感芯片光刻版图绘制软件， 详细说明包括软件的设计思路及其算法实 现。 详细介绍软件的操作界面和操作方法， 以便将来升级与更新软件。 软件实现 了版图绘制功能， 能准确快速的将设计的芯片结构绘制成光刻版图， 用于后续芯 片的加工制备。 本论文利用光刻技术制备测温芯片。介绍光刻工艺和刻蚀工艺。 芯片制备完成后对芯片进行测试，得出芯片中心频率与设计频率基本相符， 旁瓣得到抑制。 并进行了大量的对比测试， 如不同加权函数的芯片对比， 不同孔 径、膜厚的芯片对比， 得出海明函数加权优于凯撒函数加权， 大孔径芯片优于小 孔径芯片等结论。