薄膜谐振Lamb波传感器测量液体流速矢量的方法

针对液体流速测量领域中微型流量传感器高品质因数、高灵敏度的性能要求。本文设计一种双端增强型薄膜谐振结构实现Lamb波传感器的高品质因数,利用传感器反对称模式(A01模式)在薄膜-液体界面处的消逝波实现液体流速矢量测量。所制作的双端增强型薄膜谐振Lamb传感器A01模式的主峰品质因数为703,A01模式的频率移动量与液体流速大小存在线性关系,频率移动方向与液体流动方向存在对应关系。流速实测灵敏度约为270 Hz/mm/s,传感器稳定性噪声小于0.2Hz,流速最低检测极限值(LOD)为2.2μm/s,流量最低检测极限值(LOD)为18.3nL/min。结果表明,双端增强型薄膜谐振Lamb波传感器可以实现液体流速高灵敏度矢量测量。

薄膜Lamb波传感器用于胃蛋白酶原I检测

为满足大规模胃癌早期筛查对胃蛋白酶原I(PGI)检测高灵敏度、高效率、操作简单、样品量少的需求,本文构建了一种PGI抗体功能化薄膜型Lamb波生物传感器。对传感器检测腔薄膜进行PGI抗体自组装修饰,传感器检测腔表面修饰的PGI抗体将样品中PGI抗原特异性的捕获并固定在检测腔薄膜表面,Lamb波传感器薄膜表面质量增加导致其A0模式中心频率发生移动,且频率移动量与检测腔表面吸附物质质量增加量正相关,实现对样本中PGI抗原浓度的检测。实验结果表明:PGI抗体功能化薄膜Lamb波生物传感器对PGI抗原实测灵敏度约为102.114 Hz/ng/mL,理论最低检测限(LOD)为0.176ng/mL,单个样本检测时间为40min,与现有基于光学检测法PGI检测技术相比,具有检测系统简单、操作简单、不需要专业人员操作等显著优势,且比多数光学检测法LOD更低,比电化学法PGI检测技术LOD低两个数量级。结果表明,本文提出的PGI抗体免疫功能化薄膜型Lamb波生物传感器对PGI检测且具有检测下限低、灵敏度高、检测效率高、操作简单、无需样品预处理等特点,满足大规模早期胃癌筛查的基本需求。

基于ZnO/SiC结构的Lamb波传感器研究

由于超声波传感器的工作需要极高的灵敏度和稳定度,其性能优化一直是研究的重点之一。本文采用传递矩阵法计算了基于Zn O/Si C结构的Lamb波传感器的各项性能,包括机电耦合系数,插入损耗,灵敏度以及较小的最小检测域。根据模拟结果,对Lamb波传感器的以上性能参数进行了优化,得到了优化工作条件。研究发现,Lamb波多模特性为这种传感器的性能优化提供了丰富的选择性,选择不同的模式,可以对各项性能参数进行不同目的的优化。研究结果对研制高性能的Lamb波超声传感器具有理论指导作用。

用于非粘性液体检测的Lamb波传感器阵列

在负载液体的压电薄板上可通过叉指换能器(IDT)激发出Lamb波,Lamb波的相速度与液体的特性参数有关.基于该原理,引入有效介电常数的概念研究了Lamb波在液体传感领域的潜在应用,并针对理想非粘性液体的检测设计了同时并行敏感液体密度和介电常数的传感器阵列.以压电材料铌酸锂(LiNbO3)为例,为改进灵敏度及机电耦合系数,通过数值计算得到了传感器阵列的板厚、切向等优化结果.

基于Lamb波气体传感器的数据采集仪

Lamb波气体传感器因其具有高灵敏度、低损耗、多模式特性,在气体传感领域中展示出十分广阔的工业应用前景。然而,迄今为止,Lamb波气体传感器尚处于实验室基础研究阶段,其测试是基于网络分析仪,需人工读取测试结果并计算,不能实现自动获取被测参数,这在很大程度上限制了传感器的实际应用。针对现有测试技术的不足,研制了一种针对Lamb波气体传感器的数据采集仪。利用直接数字频率合成技术和嵌入式技术获取传感器的幅频特性和相频特性,通过多峰值快速搜索算法提取各个模式的最大峰值信息,并对传感器进行了各个模式下的扫频测试实验和算法验证实验。实验结果表明,采集仪能准确获得传感器的频率特性数据,并能实现一定频率范围内多个峰值信息的获取。再结合气体测量的相关模型,可直接输出参数测量结果,实现气体参数的自动检测。

基于DDS声波生物传感器信号探测系统的研究

针对声表面传感器信号处理系统的需要,以C8051F060单片机为控制核心,采用直接数字频率合成器(DDS)、增益相位检测器(AD8302)、16位A/D转换芯片(AD7654)等硬件,并利用LabVIEW串口通信模块对Lamb传感器的幅值和相位进行实时的采集和处理,实现了Lamb传感器表面质量变化量的准确测量,与传统的网络分析设备相比,该系统具有成本低、体积小、易于携带等优点,对于生物传感器在线、实时检测具有重要意义。

新型多功能颅脑外引流固定仪的设计及其性能研究

设计一种新型多功能颅脑外引流固定仪,其包含引流固定支架和引流液体测量模块。引流固定支架由支架、标尺、挂钩等构成;引流液体测量模块利用薄膜谐振型Lamb波传感器,依据矢量测量原理,采集流体模拟信号,电气控制模块将模拟信号转换为数字信号,获取流体流量、流速测量结果。采用设计仪器展开实验研究,结果显示,仪器测量引流液体流量误差小于1%;薄膜谐振Lamb波传感器稳定性变化情况表明仪器稳定性强,适用于测量微小通道液体的流速与流量,新型多功能颅脑外引流固定仪为引流护理提供一种高性能的医疗手段。