油液被称为发动机的血液,其品质优劣是影响发动机性能的重要因素。油液介电常数大小是衡量油液品质优劣的关键因素。现有油液介电常数检测方法灵敏度低且无法实时监测,因而亟须一种高灵敏度且可实时监测的传感器。石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)是一种高精度谐振式传感器,具有高精度、反应灵敏、成本低等优点,被广泛作为生物、化学传感器。传统的QCM是厚度场激励模式,其激励电极位于石英晶体的两侧,主要用于微小质量的检测。而激励电极位于同侧的横向场激励模式的QCM,由于其电场可进入待测液体,因而可用于检测液体的介电常数、电导率等电学特性。本文首先详细阐述了石英晶体的基本特性,利用振动理论,推导出QCM质量效应的方程,解释QCM检测微小质量的原理。围绕QCM在液相中的测量进行理论分析,并对LFE-QCM(lateral field excited quartz crystal microbalance)在液相中可检测溶液的电学特性进行等效电路模型分析。分析油液含水率与介电常数的理论关系,确定利用石英晶体微天平检测油液介电常数的可行性。通过理论分析,分析出在液相测量过程中,LFE-QCM的频率响应同时受液体机械特性和电学特性影响。因此,本文提出了一种双谐振元的LFE-QCM结构,设计参考谐振元以排除液体机械特性对传感器输出的影响。此外,本结构排除了环境温度等因素对谐振器频率变化的影响。LFE-QCM芯片采用MEMS工艺加工而成。设计了流通池结构用于装载LFE-QCM芯片,并结合流动注射技术,组成了一套高精度测试系统。利用多个不同尺寸的LFE-QCM芯片进行多组实验,包括空气中、水中以及有机溶液中的实验。空气中的Q值达三万以上,去离子水中达一千五以上,说明了芯片的频率稳定性。通过有机溶液的一系列测试,证明了高频LFE-QCM的频率响应同时受到液体机械特性和电学特性的影响,同时验证了传感器频率变化与液体介电常数的递变关系。通过比较不同浮动电极类型与不同电极间距大小,为LFE-QCM的应用提供优化参考依据。结合实验数据分析,提出了一种LFE-QCM在液相中的介电常数电路模型。最后通过润滑油含水率的实验,确定了LFE-QCM检测油液介电常数的可行性。