水平剪向洩漏表面聲波液體感測器之研製

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題名:	水平剪向洩漏表面聲波液體感測器之研製
作者:	黃品超王丁黃智勇
貢獻者:	機械工程系
關鍵詞:	浸入式量測表面聲波液體感測器水平剪向洩漏表面聲波表面聲波
日期:	2012
上傳時間:	2013-07-23 13:51:47 (UTC+8)
出版者:	台中;國立勤益科技大學
摘要:	表面聲波(Surface Acoustic Wave, SAW)在傳遞能量時，大部分的能量皆集中在傳播路徑的表面附近，因此能減少傳播能量損失，且表面波傳特性除了與基底材料有關，也會受到表面邊界條件的影響。透過此特性本文研製表面聲波液體感測器；利用微機電製程，在壓電材料基底上製作叉指換能器(Interdigital Transducer, IDT)以產生表面聲波，並在能量傳播路徑表面放置待測液體，藉由負載液體聲電特性(如黏滯性、導電度..等)不同，會造成波傳特性改變(如波速、衰減常數)，以辨別液體的性質。本文首先研究表面聲波在不同壓電材料基底的波傳特性，利用Christoffel方程式配合邊界條件，撰寫程式計算壓電材料在不同切割面、傳播方向時的表面聲波速度、機電耦合常數、機械位移量及電位場分布。並分析不同形式的表面聲波(如Rayleigh SAW、SH SAW、SH Leaky SAW)，對於負載液體能量傳播損失的影響，最後採用64°YX鋰酸鈮(LiNbO3)為液體感測器基底材料，其波傳形式為水平剪向洩漏(SH Leaky)表面聲波，具有較快的傳播速度與較高的機電耦合常數。為了分析液體的聲電特性，實驗設計以64°YX鋰酸鈮為基底，中心頻率約56.2MHz的雙延遲線表面聲波共振器，並在其中一條傳播路徑鍍上金屬薄膜，讓相同的液體在兩條不同電性邊界條件的延遲線中量測，將兩者的量測資料加以分析比較，可以有效擷取出液體的電性與機械性特質差異，並作為辨別液體特性的依據。在液體特性量測過程中採用浸入式量測，將感測器浸入待測液體中，可有效排除液體質量及環境干擾因素對波速影響，並即時監控變化。實驗結果顯示，對於非導電度黏性液體(如甘油)，其黏滯性與速度偏移量及衰減常數，皆呈現線性關係。對於導電性液體(如氯化鉀溶液)在2m/s內，其速度偏移量會隨著導電度而增加，而衰減常數則先增後減並在大於0.8m/s後趨於穩定值。
顯示於類別:	[機械工程系(所)] 【機械工程系】博碩士論文

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