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一种提高薄膜体声波谐振器质量分辨率的主动控制方法
  • ISSN号:1000-0887
  • 期刊名称:《应用数学和力学》
  • 时间:0
  • 分类:O429[理学—声学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆400044, [2]重庆大学微系统研究中心,重庆400044
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61076106);国家高技术研究计划(863计划)资助项目(2008AA042310);高等学校科技创新工程重大项目培育资金资助项目(708072)
中文摘要:

低浓度小分子检测对基于薄膜体声波谐振器的传感器的分辨率提出了较高要求,针对以上需求,提出一种提高薄膜体声波传感器分辨率的主动控制方法,即在谐振器的驱动电压上叠加一个反馈电压,该反馈电压是对通过谐振器的电流施加一个常数增益和一个常数相位差得到.反馈电压产生的声能部分地补偿了材料阻尼和声音散射引起的声能损失,进而提高了薄膜体声波传感器的品质因子和质量分辨率.忽略电极影响,基于连续介质理论得到了具有主动控制功能的薄膜体声波传感器阻抗的显式表达式.数值仿真结果表明,薄膜体声波传感器的阻抗强烈依赖于反馈电压相对于电流的增益和相位差,当采用适当的增益和相位差时,传感器的质量分辨率可以大幅提高.以上主动控制方法对提高石英晶体微天平的分辨率同样有效.

英文摘要:

High mass resolution of sensors based on nlm bulk acoustic resonators (PBARs) was required for detection of small molecules with low concentration. An active control scheme was herein presented for improving the mass resolution of FBAR sensors by adding a feedback voltage, which was obtained by giving a constant gain and a constant phase shift to the current on the electrodes of the FBAR sensors, onto the driving voltage between two electrodes of the FBAR sensors. The acoustic energy produced by the feedback voltage partly compensates the acoustic energy loss from the material damping and the acoustic scattering, which as a consequence improves the quality factor and the mass resolution of FBAR sensors. The explicit expression relating the impedance to the frequency for an FBAR sensor with the active control was derived based on continuum theory by neglecting the influence of the electrodes. Numerical simulations show that the impedance of the FBAR sensor strongly depends on the gain and phase shift of the feedback voltage and the mass resolution of the FBAR sensor can be greatly improved when appropriate gain and phase shift of the feedback voltage are used. Above active control scheme is also an effective solution to improve the resolution of the quartz crystal mi- crobalance (QCM).

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期刊信息
  • 《应用数学和力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:重庆交通大学
  • 主办单位:重庆交通大学
  • 主编:钟万勰
  • 地址:重庆南岸区重庆交通大学90信箱
  • 邮编:400074
  • 邮箱:applmathmech@cqjtu.edu.cn
  • 电话:023-62652450
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0887
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1060/O3
  • 邮发代号:78-21
  • 获奖情况:
  • 国际工程索引(EI)收录期刊,我国力学类核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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