一种便携SAW气体传感器的电路设计

摘要

声表面波(SAW，SurfaceAcousticWave)气体传感器由于其高灵敏度，易于携带等独特的优点越来越受到人们的关注。评价一个SAW气体传感器的好坏主要从两个方面：SAW器件及检测电路。因为SAW器件的中心频率决定着检测气体的灵敏度，SAW器件的插损数值的大小关系着器件能否起振；检测电路又关系到传感器的精度和稳定度。所以对二者的研究都有重要意义。
　　 本文首先介绍如何设计制作中心频率为120MHz的延迟线型SAW器件，然后通过对各检测法进行比较，最终选择了受环境因素影响小的频率检测法来设计检测电路。
　　 对于器件的设计，采用双延迟线结构，并用耦合模(COM)理论进行了分析，推导了整个单相单向换能器的混合矩阵（P矩阵），最终结合等效电路模型得到器件的幅频及相频响应等。在器件的制作方面，采用了铝牺牲层工艺。
　　 为了消除环境影响，在电路设计方面，主要采用频率检测的方法，这种方法是将器件的两个通道（参比通道及敏感通道）产生的频率信号作混频处理，从而判断出是何种气体。
　　 最后在器件上涂覆敏感吸附膜，用动态配气的方式对电路作验证。结果表明，该电路对微量气体有较高的精度，满足气体检测的需要。