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基于晶体LiNbO3薄膜的柔性双模SAW应变传感器

DOI：10.1088/1361-6439/aaf5b7 期刊：Journal of Micromechanics and Microengineering 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 本研究基于单晶薄膜铌酸锂（TF-LN）开发了柔性双模表面声波（SAW）传感器。通过数值建模研究了SAW传播特性及其对应变灵敏度的影响，数值与实验分析均表明：应变灵敏度与外加应变和SAW传播方向夹角相关，最大灵敏度出现在45°而非纵向方向。采用微加工技术制备的128°Y切向TF-LN（约50微米）作为压电基底，研制出具有瑞利波模和厚度剪切模（TSM）的双模SAW应变传感器。该传感器具有优异柔韧性，可实现±3000微应变超宽范围应变测量。在25~100℃范围内研究了温度对谐振频率和应变灵敏度的影响，发现双模具有相似的温度特性。研究提出利用双模拍频方法消除温度对应变传感的影响，实现芯片级温度干扰自补偿。结果表明该传感器在柔性电子和微系统领域具有重要应用潜力。
作者： Hongsheng Xu，Zhen Cao，Shurong Dong，Jinkai Chen，Weipeng Xuan，Weiwei Cheng，Shuyi Huang，Lin Shi，Shuting Liu，Umar Farooq，Akeel Qadir，Jikui Luo
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种基于单晶薄膜铌酸锂（TF-LN）的柔性双模表面声波（SAW）传感器，用于超宽范围应变测量，并研究应变灵敏度受施加应变与SAW传播方向夹角的影响，以及温度对谐振频率和应变灵敏度的影响。

研究成果

所开发的柔性双模薄膜压电铌酸锂声表面波传感器展现出卓越性能，可实现高达±3000微应变的超宽范围应变测量，且具有138.8赫兹/微应变的高应变灵敏度。通过双模拍频方法能有效消除温度对应变传感的影响，在柔性电子和微系统应用中展现出巨大潜力。

研究不足

由于传感器粘接所用胶水引起的应力松弛效应，计算结果与实验结果之间的应变灵敏度通常低于计算值?？梢圆捎萌砑Ｕ椒ɡ吹窒庖徊钜臁?/p>

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