Technical Papers and Presentations

压电材料在受到机械应力时会产生电压，这种性质使压电材料在声波传感器领域具有广泛应用。湿度的测量和把控广泛地应用于粮食贮存、气象预报与加工以及国防建设等各个领域。当今社会对各种成本低、性能优异的湿度传感器的需求正在日益上升。石英晶体微天平（QCM）具有高灵敏度、无需物理接触、体积小、易于集成等特点，通过在石英晶体微天平表面覆盖一层能够响应水分子的材料，可以监测环境中的湿度。这种材料能够吸收和解吸水分，从而改变石英晶体的质量，进而影响其共振频率。通过检测这一频率的变化，我们可以准确获取周围的相对湿度。本研究利用有限元软件COMSOL的多物理场耦合功能，选用频率为15MHz的AT切型石英压电晶体谐振器作为基体石英晶片，石英晶片上的镀层金属为银，石英晶片两面都备有金属银，作为电极。在石英晶振表面涂覆一层湿敏薄膜，制成可应用于环境湿度检测的QCM湿度传感器。研究结果表明，当薄膜在石英晶体谐振器的电极表面形成时，其粘弹性特性导致传感器的中心频率并不总是随着薄膜半径的扩大而呈线性下降趋势；同时，传感器的测量灵敏度分布以及电学阻抗特性对于薄膜的具体分布情况非常敏感。