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基于微型悬臂梁的光声气体传感器频率响应仿真全耦合模型

DOI：10.3390/s19214772 期刊：Sensors 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 为支持微型化光声气体传感器的发展，本文提出了一种用于悬臂梁式光声气体传感器频率响应模拟的全耦合有限元模型。该模型涵盖了从辐射吸收到压力换能器振动的完整光声过程，并考虑了粘滞阻尼损耗。经实验数据验证后，该模型进一步用于评估先前报道的传感器设计实现进一步优化和微型化的可能性。
作者： Sheng Zhou
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过引入一个完全耦合的有限元模型来支持微型化光声气体传感器的发展，该模型用于悬臂梁式光声气体传感器的频率响应模拟，涵盖从辐射吸收到压力传感器振动的整个光声过程，并考虑粘性阻尼损耗。

研究成果

基于悬臂梁的全耦合PA传感器模型与实验结果定量吻合良好。参数扫描表明，通过减小间隙尺寸并匹配声学与机械共振可提高信噪比。进一步微型化可能会增强粘滞阻尼影响，从而潜在降低气体传感性能。

研究不足

该模型的准确性取决于对阻尼损耗的正确评估以及辐射吸收过程的纳入。悬臂压力传感器的简化处理以及模型中渗透管的排除可能会影响模拟结果与实际工况的吻合度。

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