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声表面波传感器具有体积小、重量轻、功耗低、能够测量多种参数、灵敏度高、动态特性好、抗干扰能力强、可实现无源无线测量的特点,同时其制造工艺与集成电路平面工艺相容,便于大批量、低成本生产,因此对声表面波传感技术的研究具有重要意义。 传统传感器由于稳定性、可逆性、重复性和实时性不尽人意,已经不能满足当前信息检测的发展要求。声表面波传感器作为先进的微传感器,能在一定程度上改善上述性能,本文以气体检测为目标,研究声表面波传感技术。 在声表面波特性、原理和器件模型的研究基础上,本文设计了谐振式声表面波传感器的信号检测电路和软件系统。声表面波传感器在被测气体的作用下,通常会产生工作频率、相位和幅值的偏移,因此通过对声表面波频率和相位等信息的检测,就可以间接获得被测气体的信息。本文的研究工作归结为测频和测相系统的设计和实现。在测频部分,分别使用单片机和FPGA设计了等精度频率计,并且为了提高检测灵敏度,在电路的设计过程中采用了混频、信号增益调整、滤波等技术。声表面波传感器的测相功能主要由鉴相器模块实现,通过比较标准信号和传感器输出信号,达到测量传感器相位偏移的目的。在声表面波传感系统的软件调试部分,本文分别给出了FPGA频率计仿真结果、单片机频率计软件设计和调试环境等内容。最后,对声表面波传感器进行了敏感机理分析与仿真试验,达到了预期目标。 本课题涵盖了声表面波传感器的分析、设计和实现等内容,为传感技术的发展和产品的产业化提供了有力的理论和技术依据,具有深远的理论意义和广阔的市场应用前景。