[发明专利]声表面波阵列传感器

说明书

技术领域

本公开涉及声表面波（SAW）阵列传感器，更具体地，涉及通过消除SAW传感器之间的串扰而具有改善的灵敏度的SAW阵列传感器。

背景技术

声表面波（SAW）传感器是通过利用SAW来分析样品中的特定目标材料的器件。SAW是沿材料的表面传播的声学波，其在材料中的颗粒由于外部热力、机械力或电力而振动时产生，并且其具有主要集中在材料的表面上的振动能。SAW在材料中的传播受到材料的性质影响。SAW传感器可以通过感测由材料的性质变化引起的SAW的变化（例如，SAW的强度、相位或中心波长的变化）来分析目标材料。

例如，SAW传感器可以包括：由压电材料形成的基板；输入叉指换能器（IDT），通过施加电刺激到基板来产生SAW；以及输出IDT，接收SAW。在SAW传感器中，在输入IDT与输出IDT之间的SAW在其中传播的部分通常称作延迟线。具有与期望的特定目标材料的特定结合的接收体可以设置在基板上的SAW在其上传播的路径上，例如在延迟线中。

当SAW在具有以上结构的SAW传感器中产生并且包括目标材料的样品流向SAW传感器时，目标材料与接收体结合，因此，从输出IDT接收的SAW的强度、相位或中心波长被改变。因此，通过感测SAW的变化，可以检测目标材料是否存在于样品中，并且目标材料在样品中的含量可以被精确地测量。

SAW阵列传感器可以通过在一个基板上布置多个SAW传感器来构造。通过利用SAW阵列传感器，各种类型的接收体可以设置在该基板上，从而一次分析样品的各个组分。SAW阵列传感器抑制由于在相邻延迟线中产生的反射波引起的串扰，同时，SAW阵列传感器的尺寸可以被减小。

发明内容

本发明提供了通过消除声表面波（SAW）传感器之间的串扰而具有改善的灵敏度的声表面波（SAW）阵列传感器。

额外的方面将在以下的描述中被部分地阐述，并将部分地从该描述而变得明显，或者可以通过实践给出的实施例而掌握。

根据本发明的一个方面，一种声表面波（SAW）阵列传感器包括：输入叉指换能器（IDT）；第一和第二输出IDT，分别设置在输入IDT的两侧；第一延迟线，在输入IDT与第一输出IDT之间；以及第二延迟线，在输入IDT与第二输出IDT之间，其中第一延迟线和第二延迟线具有不同的长度。

输入IDT、第一和第二输出IDT以及第一和第二延迟线可以沿SAW的传播方向布置在相同的线上。

具有与样品中的目标材料的特定结合的接收体可以设置在第一和第二延迟线的每个上。

SAW阵列传感器可以包括布置在一个压电基板上的多个SAW传感器单元，多个SAW传感器单元的每个可以包括输入IDT、第一和第二输出IDT以及第一和第二延迟线，输入IDT、第一和第二输出IDT以及第一和第二延迟线沿SAW的传播方向布置在相同的线上。

多个SAW传感器单元可以沿垂直于SAW的传播方向的方向布置。

具有与样品中的目标材料的特定结合的接收体可以设置在多个SAW传感器单元的第一和第二延迟线的每个上。

相邻SAW传感器单元中第一延迟线的长度和第二延迟线的长度可以互换。

根据本发明的另一个方面，一种声表面波（SAW）阵列传感器包括：第一和第二输入叉指换能器（IDT），彼此面对；第一输出IDT，邻近第一输入IDT的侧表面设置；第二输出IDT，邻近第二输入IDT的侧表面设置；第一延迟线，在第一输入IDT与第一输出IDT之间；以及第二延迟线，在第二输入IDT与第二输出IDT之间，其中第一和第二输入IDT构造为使得在第一输入IDT中产生的SAW和在第二输入IDT中产生的SAW具有在相位上的180度的相位差，从而在第一输入IDT中产生的SAW和在第二输入IDT中产生的SAW在第一输入IDT与第二输入IDT之间的位置抵消。

第一输入IDT和第二输入IDT可以彼此轴对称，具有相同极性的电压可以施加到设置在第一输入IDT和第二输入IDT的相同侧的电极。

第一输入IDT和第二输入IDT可以关于彼此旋转对称，具有不同极性的电压可以施加到设置在第一输入IDT和第二输入IDT的相同侧的电极。

第一延迟线和第二延迟线可以具有不同的长度。

具有与样品中的目标材料的特定结合的接收体可以设置在第一和第二延迟线的每个上。

输入IDT、第一和第二输出IDT以及第一和第二延迟线可以沿SAW的传播方向布置在相同的线上。