[发明专利]基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器在审
| 申请号： | 201910544793.6 | 申请日： | 2019-06-21 |
| 公开（公告）号： | CN110307811A | 公开（公告）日： | 2019-10-08 |
| 发明（设计）人： | 王文;范淑瑶;李学玲;贾雅娜;梁勇 | 申请（专利权）人： | 中国科学院声学研究所 |
| 主分类号： | G01B17/04 | 分类号： | G01B17/04;G01S13/88 |
| 代理公司： | 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401 | 代理人： | 皋吉甫 |
| 地址： | 100080 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 传感芯片 温度补偿芯片 应变传感器 传播方向 传感器管 无线无源 高温环境 声表面波 压电薄膜 单端对谐振器 多层复合结构 温度补偿 温度引起 频率差 传感器 平行 测量 垂直 应用 | ||
1.一种基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器，其特征在于，所述传感器包括高温应变传感芯片、温度补偿芯片和传感器管座；所述高温应变传感芯片和所述温度补偿芯片设置在所述传感器管座上；
所述高温应变传感芯片的SAW传播方向平行于所述传感器管座的长度方向；所述温度补偿芯片的SAW传播方向垂直于所述高温应变传感芯片的SAW传播方向。
2.根据权利要求1所述的基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器，其特征在于，所述高温应变传感芯片和所述温度补偿芯片均为层状，且从下往上依次包括：支撑层基底、金属薄板、AlN压电薄膜、电极层和保护薄膜；所述电极层设置在所述AlN压电薄膜的上表面；所述保护薄膜用于保护所述电极层和所述AlN压电薄膜的裸露部分。
3.根据权利要求2所述的基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器，其特征在于，所述电极层包括依次设置在所述AlN压电薄膜表面的第一短路栅反射器、叉指换能器和第二短路栅反射器。
4.根据权利要求3所述的基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器，其特征在于，所述叉指换能器为双向结构，且至少包括两对第一叉指电极对；
每一对所述第一叉指电极对均包括两个第一电极，所述第一电极的宽度为1/4λx、电极膜厚为0.001λx-0.08λx、声孔径为80λx-250λx；
其中，λx为沿声波传播方向的声波波长。
5.根据权利要求3所述的基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器，其特征在于，所述第一短路栅反射器和所述第二短路栅反射器分别至少包括两个第二电极；所述第二电极的宽度为1/4λx、间距为1/4λx、膜厚为0.001λx-0.08λx；
其中，λx为沿声波传播方向的声波波长。
6.根据权利要求2-5任一所述的基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器，其特征在于，所述金属薄板的厚度为0.001λx-0.08λx；所述保护薄膜的厚度为0.002λx-0.09λx；
其中，λx为沿声波传播方向的声波波长。
7.根据权利要求2-5任一所述的基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器，其特征在于，所述传感器工作时，所述高温应变传感芯片与所述温度补偿芯片进行差分计算，用于排除温度干扰、实现温度补偿。
8.根据权利要求2-5任一所述的基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器，其特征在于，所述电极层的材质为耐高温的金属或合金材料；所述金属薄板的材质为耐高温的金属材料或合金材料；所述保护薄膜的材质为Al2O3或SiC；所述支撑层基底的材质为耐高温的金刚石、Al2O3和硅中的任意一种。
9.根据权利要求2-5任一所述的基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器，其特征在于，所述电极层是通过半导体剥离工艺生长在所述AlN压电薄膜之上的。
10.根据权利要求8所述的基于AlN压电薄膜的无线无源声表面波高温应变传感器，其特征在于，所述电极层的材料为铂合金或铂钛合金。
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