运用Sawyer Tower电路测试薄膜铁电性能

声表面波煤矿瓦斯传感器是一种新型瓦斯传感器,PZT基高压电铁电薄膜是该类传感器制备的理想功能材料,铁电性作为PZT基铁电薄膜的另一个重要性能对传感器的工作特点和稳定性具有重要影响。因而,测试并掌握具有高压电性铁电薄膜的铁电性也是器件材料表征的一项重要工作。采用Sawyer Tower电路原理,自主设计铁电测试电路,制备PZT基铁电薄膜,并利用该电路测试薄膜的铁电性。由实验结果可知,自主设计的Sawyer Tower电路能简便、有效、准确和直观的测试薄膜的铁电性能,有望广泛应用于薄膜铁电性能测试及研究。     

ZnO薄膜声表面波型SF6气体传感器的研究

提出了一种基于ZnO薄膜的声表面波型SF6气体传感器.将利用微乳液法制备的ZnO颗粒制作在声表面波器件上,形成了一种对SF6气体具有物理吸附和脱吸附作用的ZnO薄膜.应用小波函数加权的输入换能器和具有抑制体声波作用的多条耦合器到声表面波器件中,传感器的频率响应特性得到了提高.声表面波器件的双声路结构消除了因外界测量条件改变引起的测量误差,进一步提高了传感器的可靠性和准确性.实验结果表明,基于ZnO薄膜的声表面波型SF6气体传感器具有较好的重复性和较强的连续测量特性,在测量范围内对各种浓度的SF6气体具有好的响应特性,传感器在9(SF6)为0.5×10-6到20×10-6范围内的线性灵敏度大约为7.3 kHz/10-6,但对CO2、N2具有一定的交叉灵敏度.     

低温烧结改性PbTiO3压电陶瓷制备工艺研究

研究了添加少量低熔物SiO2作烧结促进剂的的低温烧结改性PbTiO3压电陶瓷的制备工艺,确定出能充分挖掘其优良性能的较佳工艺参数。在此工艺扌制备的陶瓷具有低烧结温度、高压电活性、大压电各向异性、高机械品质因数等优点,可应用于叠层压电降压变压器、叠层压电陶瓷滤波器等叠层压电器件方面。     

基于AlN/α-SiC的声表面波谐振器应变响应特性

面向高温环境应用的微纳传感器在燃气轮机健康监控、地热井环境监控等领域具有广泛的应用前景。该文主要介绍了一种基于AlN薄膜和α-SiC衬底的声表面波谐振器,讨论了谐振器的应变敏感性来源,提出了一种基于应变场-波速关系计算谐振器应变敏感系数的方法。采用微纳米加工工艺加工了谐振器,并进行了材料表征。测量了谐振器的应变敏系数:具有1.5μm厚AlN压电薄膜的AlN/α-SiC基声表面波谐振器在298K下应变敏感系数为0.515×10-6/με,与计算结果具有较好一致性。     

超声液位传感器的等效电路模型及其仿真分析

将电-力-声类比方法应用到超声液位传感器的建模中,建立了超声液位传感器的等效电路模型,并借助傅里叶变换和逆变换推导了传感器的频率响应和瞬态响应关系式.对关键结构参数进行了分析,结果表明：压电元件厚度与谐振频率成反比;机械品质因数会影响超声液位传感器输出电压信号的峰-峰值和余振特性,选用机械品质因数为700左右的压电陶瓷,可以兼顾传感器输出信号峰-峰值与余振特征;通过优化工作间隙,输出电压峰-峰值提高了40%.     

用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力

通过求解考虑初应力进的耦合波动方程,研究了覆盖层为各向同性材料,基底灯英俊同各向同性压电材料的压电层状结构中广义Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播时初应力和相速度的关系,结果表明,对于给定的材料参数和薄膜厚度,通过测量薄膜结构中的声表面波传播速度即可确定薄膜中的初应力,这对声表面波器件设计及结构的力学性能分析具有理论意义和实际应用价值。     

基于AlN压电层的薄膜体声波谐振器

以AlN薄膜为压电层,采用体硅微细加工工艺制备背空腔型结构薄膜体声波谐振器.材料测试结果表明,在优化溅射工艺下沉积的AlN薄膜具有(002)择优取向及良好的柱状晶结构.扫描电镜表征结果证实所制得空腔背部平滑且各向异性较好.用网络分析仪测试可知,所制得的谐振器具有较好的频率特性:谐振频率为2.537 GHz,机电耦合系数3.75%,串、并联品质因数分别为101.8、79.7.     

用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力

通过求解考虑初应力时的耦合波动方程,研究了覆盖层为各向同性材料、基底为横观各向同性压电材料的压电层状结构中广义Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播时初应力和相速度的关系．研究结果表明,对于给定的材料参数和菁膜厚度,通过测量薄膜结构中的声表面波传播速度即可确定薄膜中的初应力,这对声表面波器件设计及薄膜结构的力学性能分析具有理论意义和实际应用价值用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力@刘华$西安交通大学工程力学系!710049,西安@王铁军$西安交通大学工程力学系!710049,西安@王子昆$西安交通大学工程力学系!710049,西安…     

基于声表面波谐振器的三维纳米团簇敏感薄膜关键技术研究

设计了一种新型基于声表面波技术的气体传感器,理论分析了三维纳米线结构的比表面积大、灵敏度高等优点,采用具备高Q值和低插损的谐振型声表面波器件结构,制备了三维敏感膜结构的声表面波气体传感器.在此基础上,为提高吸附效应,对三维纳米线簇进行了修饰改进.通过将沙林气和芥子气注入放置了声表面波的气体传感器密闭腔体内,经过神经网络识别系统进行定性识别.实验结果表明,基于修饰改进后的纳米线簇敏感膜制备的声表面波气体传感器对给定毒气混合气体的整理识别率大于90%,能够满足通用的毒气定性检测要求.并且三维纳米声表面波气敏传感器的灵敏度和响应速度优于传统的传感装置,在识别系统加大样本数据量时,能够进一步提高识别精度.     

通过PVDF测量简支梁声辐射模态伴随系数

PVDF(Polyvinylidenefluoride,聚偏氟乙烯 )是一种新型的压电高分子材料 ,它具有独特的压电效应 ,近年来受到人们广泛关注 笔者在声辐射模态理论及一维分布式压电传感器输出电压方程基础上 ,利用PVDF独特的积分特性 ,以简支梁为例 ,通过设计PVDF压电薄膜传感器的形状 ,测量了简支梁第一、二阶声辐射模态伴随系数 并对实验数据进行了分析比较     

声表面波SO2气体传感器敏感膜的研究

为了深入研究声表面波（ＳＡＷ）ＳＯ２气敏传感器频移与浓度之间的关系,对聚苯胺敏感膜的ＳＡＷ ＳＯ２传感器进行了试验与理论研究,并用双能谷模型推导了有关公式。解释了频移与浓度关系曲线中的拐点问题,为聚苯胺敏感膜的ＳＡＷ传感器应用提供了理论和实践依据。将有机物聚苯胺（ＰＡｎ）和硫化镉（ＣｄＳ）两者的气敏特性进行了对比,得出了ＳＯ２气敏膜具有双峰吸收的特点,并从理论上进行了论证,这对研究其他气敏膜也有指     

矿井瓦斯爆炸危险性定量分析

矿井瓦斯爆炸后果极为严重,如果能在事前对瓦斯爆炸的危险性进行了可靠性价,将对瓦斯爆炸预防和矿井安全生产具有重要的规定意义。但目前所采用的方法主要是定性分析,而很难给出一个定量。作者采用事故树分析方法,首先确定引起矿井瓦斯爆炸的中间事故和基本事件,采用专家评定法确定各基本事件概率,在此基础上,利用自行开发的软件包分析了各基本事件的概率重要和度临界重要度后得出了矿井瓦斯爆炸的概率,并给出了矿井瓦斯爆炸危险性定量分析的实例。     

废弃矿井煤层气来源及赋存状态

废弃矿井中赋存的煤层气作为一种资源逐渐成为人们关注的焦点。其赋存状态与原始状态煤层中煤层气的赋存状态相同,由游离态、吸附态和溶解态构成,游离态占主体,吸附气次之,溶解气最少。分析了废弃矿井煤层气的来源,指出其主要来源有4个：煤柱及残留煤体,临近未采煤层,围岩中的游离气和吸附气,生物成因煤层气;并提出不同地质背景、不同煤阶、不同采煤方法和煤层发育特征决定了废弃矿井煤层气的主要来源和富集程度。     

深孔预裂爆破强化抽放瓦斯的研究

介绍了煤体预裂爆破的机理及深孔预裂爆破抽放瓦斯的工艺试验研究，对预裂爆破抽放效果进行了详细分析，得出了深孔预裂爆破强化抽放瓦斯方法能够大幅度提高煤层瓦斯抽放效果，实现快速抽放的结论。     

直流电场中甲烷气体的分解过程

采用Monte Carlo模拟方法,对直流电场中甲烷分子的分解过程进行研究,计算出电子在甲烷气体中的漂移速度,结果与实验符合得很好,同时,得到了甲烷分解碎片的空间分布曲线.这些结论对于EACVD合成金刚石薄膜的动力学研究有重要意义.     

钙钛矿型铁电薄膜结构及性能的应变调控

铁电薄膜具有铁电、压电、热释电、光伏效应等多种特性,在换能器、驱动器、传感器、能量收集器、太阳能电池等功能器件中具有广阔的应用前景.铁电薄膜沉积在衬底上,其性能与衬底的约束引起的应变密切相关.如何利用衬底调控铁电薄膜的应变,进而调控其极化状态,是显著提高其性能的关键.综述了近年来利用应变工程调控铁电薄膜性能的研究进展及需要解决的问题.     

基于ZigBee技术的煤矿甲烷红外检测系统的设计

基于气体在中红外波段的选择性吸收原理,分析了甲烷特征吸收谱线,并针对现有煤矿甲烷检测装置存在的不足,提出了基于Z igBee无线通信技术的煤矿甲烷红外检测系统架构.本系统以ARM9 S3C2440微处理器作为硬件开发平台,以嵌入式Linux作为软件开发平台,设计了煤矿甲烷红外检测系统数据采集与传输的硬件及软件开发流程图,实现了检测信号的获取和无线传输.     

Gas concentration monitoring system for small and medium sized coal mines based on gas sensing detection and single chip control

<正>This paper is aimed at the actual conditions of disaster caused by gas in small and medium-sized coal mines. A new gas concentration monitoring system for coal mines is developed on the basis of gas-sensing detection and singlechip control.The monitoring system uses the tin oxide as the main material of N-type semiconductor gas sensors,because it has good sensitive characteristics for the flammable and explosive gas(such as methane,carbon monoxide). The QM-N5-semiconductor gas sensor is adopted to detect the output values of the resistance under the different gas concentrations. The system,designedly,takes the AT89C51 digital chip as the core of the circuit processing hardware structure to analyze and judge the input values of the resistance,and then achieve the control and alarm for going beyond the limit of gas concentration.The gas concentration monitoring system has many advantages including simple in structure, fast response time,stable performance and low cost.Thus,it can be widely used to monitor gas concentration and provide early warnings in small and medium-sized coal mines.     

用于FBAR的C轴取向AlN压电薄膜的研制

用射频（RF）反应磁控溅射法,在硅基片上制备出了具有较低表面粗糙度、C轴择优取向的AlN压电薄膜.讨论了溅射功率对AlN压电薄膜结构和形貌的影响、氮气含量对AlN压电薄膜成分的影响以及低温退火对薄膜表面粗糙度的影响.XRD和SEM结果表明：随溅射功率增大,AlN压电薄膜C轴择优取向增强;当功率为350W时,AlN压电薄膜（002）面摇摆曲线半高宽为4.5°,薄膜表现出明显的柱状结构.EDS成分分析表明：随氮气含量的提高,AlN压电薄膜的元素比接近于化学计量比.低温退火工艺的引入将薄膜表面的均方根粗糙度由4.8nm降低到2.26nm.