高灵敏度SAW纱线张力传感器研究.pdf

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1、2015年第34卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)45DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)04--0045-04高灵敏度SAW纱线张力传感器研究雷冰冰，卢文科，赵春锋(东华大学信息科学与技术学院，上海201620)摘要：灵敏度是声表面波(SAW)纱线张力传感器成功检测纱线张力的关键。通过对SAW纱线张力传感器的灵敏度和基片应变率之间关系的研究，提出了通过增加基片应变率来提高传感器灵敏度的理论。以该理论为指导，给出了通过灵活设计基片尺寸来获得最佳基片应变率的设计

2、方案。为了得到最佳基片应变率对应的基片尺寸，建立了基片应变率和基片尺寸之间昀数学模型，提出了求解最大基片应变率所对应基片尺寸的线性规划模型，即最佳灵敏度所对应基片尺寸实验表明：该方法可以有效提高SAW纱线张力传感器的灵敏度，灵敏度达3132．4Hz／gf。关键词：声表面波；灵敏度；纱线张力传感器；基片应变率；线性规划中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)04-0045-04Researchonhigh-sensitivitySAWyarntensionsensorLEIBing-bing，LUWen—ke，Z

3、HAOChun-feng(SchoolofInformationScienceandTechnology，DonghuaUniversity，Shanghai201620，China)Abstract：SensitivityisthekeyinprocessofsuccessfuldetectiononyarntensionusingSAWyarntensionsensor．BystudyingrelationshipbetweensensitivityofSAWyarntensionsensorandsubstratestrainrateofS

4、AWyamtensionsensor，proposeatheory，whichcanimprovesensorsensitivitythroughincreasingshbstratestrainrate．Basedonthetheory，aschemeisgiventoobtaintheoptimalsubstratestrainratethroughflexiblydesignsubstratesize．Inordertoobtainsubstratesizecorrespondingtotheoptimalsubstratestrainra

5、te，mathematicalmodelbetweensubstratestrainrateandsubstratesizeisestablished；alinearprogrammingmodelisproposedtosolvethesubstratesizecorrespondingtothemaximumsubstratestrainrate，thafisthesubstratesizecorrespondingtotheoptimalsensitivity．Experimentalresultsconfirmthatthemethodc

6、ansignificantlyincreaseSAWyarntensionsensorsensitivityupto3132．4Hz／gf．Keywords：SAW；sensitivity；yarntensionsensor；substratestrainrate；linearprogramming0引言力传感器的灵敏度。声表面波(surfaceacousticwave，SAW)传感器对其基1传感器结构与原理片表面或者附近的物理、化学特性敏感。对SAW传感SAW纱线张力传感器结构示意图如图1所示，主要由器来说，外界的扰动会引起其传输媒质和波的传输

7、特性的金属底座、石英垫片、传感器基片、导纱环、吸声材料构成。改变。目前，SAW传感器已广泛地应用于对物理量l4J、化点P为导纱环和传感器基片之间的粘接点，并且点P位于学量的检测。采用SAW传感器测量纱线张力具有高点和点z的正中。定义SAW纱线张力传感器基片长为精度、高灵敏度、响应速度快等优点。其中，灵敏度作为衡、宽为，石英垫片长为、宽为，基片顶边到叉指换能器顶端的距离为d，基片左边到叉指换能器最左端的距离量SAW纱线张力传感器的一个重要技术指标，是判定SAW纱线张力传感器检测纱线张力成功与否的关键。为d。为了提高SAW纱线张力传感器的灵敏度，本文

8、分析改SAW纱线张力传感器使用42。Y—X石英基片，采用光变SAW纱线张力传感器基片应变率对于灵敏度产生的影刻法制成SAW延迟线型传感器