声表面波气体传感器的模拟与仿真

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1、学号：S13010022硕士学位论文声表面波气体传感器的模拟与仿真研究生姓名：杨明岳学科、专业：光学二○一六年三月分类号：密级：可公开UDC：编号：1声表面波气体传感器的模拟与仿真ModelingandSimulationofSurfaceAcousticWavegassensor学位授予单位及代码：长春理工大学(10186)学科专业名称及代码：光学(070207)研究方向：导波光学申请学位级别：硕士指导教师：陈晨研究生：杨明岳论文起止时间：2013.09—2015.12长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《声表面波气体传感器的模拟与仿真》是本人在指导教师

2、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，均已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作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据

3、库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：年月日摘要由于恐怖活动日益猖獗，爆炸物检测技术受到了世界各地的广泛关注。声表面波（SAW）技术因具有灵敏度高、抗辐射能力强、波长短的独特优势成为了研究热点。本文以高频高敏度声表面波TNT气体传感器为研究目标。首先，根据微扰理论对SAW爆炸物传感器的响应机制进行了研究，选定了初始膜厚h0=htrd/10的玻璃-橡胶态PDMS作为TNT传感器敏感膜；其次，利用有限元软件对200MHz延迟线型和谐振型传感器进行建模仿真，结果表明所得为瑞利波；最后，在500ppbTNT气体浓度下，计算了两种类型传感器插入损

4、耗和灵敏度，得到了谐振型传感器的插入损耗更小(-24.5dB)、灵敏度更高(94.8Hz/ppb)的结论。关键词：SAW气体传感器有限元分析TNT灵敏度微扰理论IAbstractSinceterroristattacksaremoreandmorerampant,explosivedetectiontechnologyattractsextensiveattentionworldwide.SurfaceAcousticWave(SAW)technologyhasbecomeapublicfocusbecauseofitshighsensitivity,highabilityofanti-r

5、adiationandshortwavelength.ThepurposeofthedissertationistoinvestigatethehighfrequencySAWgassensorsforhighsensitivitydetectionofTNT.Firstly,theresponsemechanismoftheSAWsensorforexplosivevaporsisstudiedbyaperturbationalapproach.Theglassy–rubberyPDMSissuitablefortheTNTsensorbychoosingtheinitialfilmth

6、icknesswithh0=htrd/10.Secondly,thedelay-lineandresonantsensorswith200MHzaresimulatedbyFEMsoftware.TheresultsshowthatRayleighwaveisobtained.Atlast,theinsertionlossandsensitivityoftwotypesofsensorsarecalculatedatTNTconcentrationsof500ppb.It’sindicatedthattheinsertionloss(-24.5dB)oftheresonantSAWsens

7、orislessandthesensitivity(94.8Hz/ppb)ofitishigher.Keywords：SAWgassensorFEMTNTsensitivityperturbationtheoryII目录摘要ABSTRACT目录第一章绪论.....................................................................................