[发明专利]一种单向低损耗的乐甫波传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种乐甫型声波(简称乐甫波)传感器，特别是涉及一种采用单相 单向结构叉指器(SPUDT)的单向低损耗的乐甫波传感器。

背景技术

乐甫波是声波的一种，是压电基片表面的薄层声波导中传播的表面剪切横波。 乐甫波的质点振动方向平行于基本表面，所以当基片表面与液体负载接触时，其传 播受负载影响小。又由于薄层声波导将乐甫波能量束缚在表面，所以乐甫波对表面 干扰非常灵敏。再加上器件制作工艺不复杂，乐甫波传感器适合于液相测量。

常规的乐甫波传感器结构，如图1所示。如Sensors and Actuators A 123-124(2005) 267-273、美国专利5216312、5283037和5321331三篇文献中所述的，在压电基片5 上制作双向叉指换能器1，然后，覆盖低声速膜4，最后，在两换能器1中间放置待 测物体。由于叉指换能器采用的是双向换能器，声波朝换能器的两边传播，而实际 只有两换能器相向传播的声波得到有效利用，背向传播的声波能量丢失，因而传感 器的损耗通常比较大(大于15dB)。

常规的单相单向叉指换能器(SPUDT)，如图2所示，作为一种可以有效降低换 能器双向损耗的结构(如图2所示)，在声表面波滤波器中得到广泛的应用。如文献 IEEE Ultrasonics Symp.，1986，p.59-64(Ddistributed Acoustic Reflection Transducer DART分布式声反射单相单向换能器)，IEEE 1989 Ultrasonics Symposium Proceeding pp79-89(Electrode Width Controlled SPUDT EWC/SPUDT电极宽度控制单相单向换 能器)，1995 Ultrasonics Symposium Proceeding pp39-50(Resonant SPUDT RSPUDT谐 振式单相单向换能器)，2000 IEEE Ultrasonics Symposium ppl05-108，(Different-Width Split-Finger SPUDT，DWSF SPUDT不均匀宽度分裂指单相单向换能器)四篇文献所 述，当叉指换能器的反射中心偏离换能中心3/8λ与5/8λ(λ：换能器周期长度)时 候，声波往一个方向传播加强，另外一个方向减弱，形成单向结构。

现有技术中，作为决定乐甫波传感器的检测下限关键因素之一的换能器的插入 损耗，一直是需要解决的关键问题。常规的乐甫波传感器采用双向结构，由于换能 器双向损耗的存在，限制了传感器的检测下限降低。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的缺陷，从传感器的结构方面改善传感器性 能，降低器件现有乐甫波传感器的双向损耗，从而提供一种单向低损耗的乐甫波传 感器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明所提供的单向低损耗的乐甫波传感器，包括压电基片5及分别沉积于其 两端的输入叉指换能器1和输出叉指换能器2，所述压电基片5上覆盖有波导层4， 所述波导层4采用剪切波速比压电基片5低的低声速膜，该波导层4的中部覆盖有 敏感膜3，所述敏感膜3放置在输入叉指换能器1和输出叉指换能器2中间，其特征 在于：所述输入叉指换能器1和输出叉指换能器2均采用单相单向换能器(SPUDT)。

作为本发明的一种选择，所述的波导层采用二氧化硅(SiO2)、聚甲基丙烯酸甲脂 (PMMA)、氧化锌(ZnO)、金(Au)或环氧树脂(Epoxy)；所述的敏感膜3根据检测 物质的需要，可为生物敏感膜。

作为本发明的一种改进，所述的输入叉指换能器1和输出叉指换能器2部分可 以被覆盖在波导层4之内或完全暴露在波导层之外，分别如图2和图3所示。

作为本发明的又一种选择，所述的输入叉指换能器1和输出叉指换能器2采用 电极宽度控制单相单向叉指换能器(EWC/SPUDT)、分布式单相单向叉指换能器 (DART)、谐振式单相单向叉指换能器(RSPUDT)、或双电极单相单向叉指换能器 (DWSF)。输入输出是否同时使用某一类单项单向这个不做限制，但常规的设计一 般都是用同一类的。

作为本发明的再一种选择，所述的输入叉指换能器1和输出叉指换能器2采用 Al膜、Au膜或Cu膜。