【摘要】：石英晶體微天平(QCM)一直是生物化學(xué)傳感器研究的一個重點(diǎn)領(lǐng)域。隨著傳感器高精度、微型化、同時測量等發(fā)展趨勢,石英晶體微天平陣列(MQCM)應(yīng)運(yùn)而生。長久以來,QCM的激勵方式都是厚度場激勵,是一種純質(zhì)量效應(yīng)的傳感器。此類傳感器對小分子量生物化學(xué)物質(zhì)的檢測靈敏度不高,且無法感知被測物的電學(xué)特性。而基于橫向場激勵的傳感器的電特性靈敏度高,且更容易陣列化和微型化,在生物傳感器領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。本文以陣列式橫向場激勵壓電體聲波器件作為研究對象,利用Mindlin一階板理論和三維有限元方法,對其進(jìn)行高頻振動分析,主要研究內(nèi)容包括:通過自由振動分析分別得出電極區(qū)和非電極區(qū)的色散關(guān)系,進(jìn)而求出頻譜關(guān)系,以此來確定晶體板的尺寸;對雙諧振元的橫向場激勵陣列器件進(jìn)行受迫振動分析,得到動態(tài)電容圖,對圖中諧振峰進(jìn)行模態(tài)耦合分析,從而確定符合能陷特性的諧振頻率;理論分析諧振元各參數(shù),如電極質(zhì)量比R、電極寬度b、單對電極間距d對器件能陷特性和振動位移影響,以及LFE-B諧振元各參數(shù),如LFE-B電極質(zhì)量比_2R、LFE-B電極寬度_2b和LFE-B電極間距d_2對LFE-A振動特性的影響;最后,分別用有限元方法和理論方法研究了器件各參數(shù),如兩單元電極寬度_1b和_2b、兩單元單對電極間距_1d和d_2對LFE-A頻率位移和頻率干涉的影響,并對比驗(yàn)證結(jié)果。本文的研究意義在于:初次給出了陣列式橫向場激勵的石英晶體器件的理論研究方法,可以為橫向場激勵陣列器件的優(yōu)化設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。
【圖文】：

石英晶體板示意圖

單對電極橫向場激勵石英晶體諧振器結(jié)構(gòu)示意圖
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212;TN65

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本文編號：2655178