【技术实现步骤摘要】
基于多模态内共振的多痕量高灵敏同步感测装置及方法
[0001]本专利技术属于痕量物质识别与检测
，尤其涉及基于多模态内共振的多痕量高灵敏同步感测装置及方法。
技术介绍
[0002]随着科技的发展，生活质量不断提高，人们对物质检测的要求也在逐渐增强。病毒、花粉检测，室内空气检测，室外污染检测，特种工程检测等应用场景对多物质检测提出了迫切需求，多物质检测对于保障人类健康与生产安全具有重大现实意义。目前物质检测手段主要有光谱分析、质谱检测、气相色谱、离子迁移率谱分析、电化学方法等，但针对病毒、花粉、粉尘及气体等需要实时监测与风险预警的检测对象，以上检测手段的技术优势无法充分体现，不能满足不同应用场景中快速响应、同步识别与检测、便携等迫切需求。谐振式传感器是将被测参量转换为频率信号的传感器。当被测参量发生变化时,振动元件的固有频率随之改变，通过相应的测量电路，得到与被测参量成一定关系的电信号从而实现感测。谐振式传感器无需复杂回路，无需辅助设备，无需真空环境，同时还具有灵敏度高、响应快速、稳定性好、易于集成和小型化等诸多优点，在...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于多模态内共振的多痕量高灵敏同步感测装置，其特征在于包括低频感知梁(1)、高频检测梁(2)、基底和耦合单元(5)，其中低频感知梁(1)为固定梁，且其两端分别固定在基底一(3)和基底二(4)上，高频检测梁(2)为悬臂梁，且其一端固定在基底一(3)上，与低频感知梁(1)并排设置，耦合单元(5)的后端固定在基底一(3)上，且耦合单元(5)的左右两端分别与低频感知梁(1)和高频检测梁(2)连接，低频感知梁(1)上表面设有多个敏感层(102)，高频检测梁(2)上设有局部挖孔(202)和局部凸起(203)，且通过调整高频检测梁(2)在长度方向上不同位置的宽度来调整所需的各阶模态频率，低频感知梁(1)、高频检测梁(2)及耦合单元(5)共同组成耦合梁结构。2.根据权利要求1所述的基于多模态内共振的多痕量高灵敏同步感测装置，其特征在于所述低频感知梁(1)包括从上到下依次设置并连接的压电驱动电极(101)、上绝缘层一(103)、基底梁一(104)和下绝缘层一(105)，敏感层(102)连接在低频感知梁(1)的上绝缘层一(103)上表面；其中压电驱动电极(101)包括从上到下依次设置并连接的压电层上电极一(10101)、压电薄膜一(10102)和压电层下电极一(10103)。3.根据权利要求2所述的基于多模态内共振的多痕量高灵敏同步感测装置，其特征在于所述高频检测梁(2)包括从上到下依次设置并连接的压电输出电极(201)、上绝缘层二(204)、基底梁二(205)和下绝缘层二(206)；其中压电输出电极(201)包括从上到下依次设置并连接的压电层上电极二(20101)、压电薄膜二(20102)和压电层下电极二(20103)。4.根据权利要求3所述的基于多模态内共振的多痕量高灵敏同步感测装置，其特征在于所述耦合单元(5)的耦合方式是机械耦合、磁耦合或静电耦合。5.根据权利要求4所述的基于多模态内共振的多痕量高灵敏同步感测装置，其特征在于所述敏感层(102)的数目为大于或者等于(1)的正整数，且等于待测物质种类数，一个敏感层(102)只吸附一种待测物质，不同敏感层(102)设置的位置对应不同模态下低频感知梁(1)模态振型位移最大的位置。6.根据权利要求5所述的基于多模态内共振的多痕量高灵敏同步感测装置，其特征在于所述高频检测梁(2)的局部挖孔(202)形状是圆形、多边形、椭圆形或其他封闭图形；局部凸起(203)的形状是立方体、圆柱体或椭圆柱体。7.根据权利要求6所述的基于多模态内共振的多痕量高灵敏同步感测装置，其特征在于所述低频感知梁(1)的第j阶模态频率为ω
1j
，对应高频检测梁(2)的第j阶模态频率为ω
2j
，且频率满足如下公式：a1ω
1j
＝a2ω
2j
，其中，a1、a2均为正整数，且a1＞a2，a1/a2为频率的放大倍数。...
【专利技术属性】
技术研发人员：王东方，丛谱原，夏操，王荣，肖明凯，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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