研究人員提出一種基于聲阻抗效應(yīng)的聲表面波氣體傳感新方法

2025-02-28 08:46:52來源：中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所閱讀量：14727 評(píng)論

　　快速高靈敏的氣體泄漏監(jiān)測(cè)是航空航天、新能源、工業(yè)制造及醫(yī)療健康等領(lǐng)域中設(shè)備運(yùn)維保障體系建設(shè)的重要需求之一?，F(xiàn)有的泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)在實(shí)時(shí)性、靈敏度、成本、功耗及體積等方面均存在技術(shù)瓶頸，因而亟需探索一種滿足上述指標(biāo)要求的氣體泄漏監(jiān)測(cè)新機(jī)理與新方法。

　　聲表面波技術(shù)作為一種微納尺度的聲學(xué)MEMS器件技術(shù)，是氣體傳感技術(shù)的重要分支。王文研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于聲阻抗效應(yīng)的聲表面波氣體泄漏新機(jī)制，用氣體負(fù)載產(chǎn)生的聲阻抗變化來調(diào)制聲表面波傳播，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣體泄漏的實(shí)時(shí)快速監(jiān)測(cè)，且具備微尺度、低功耗等特點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，基于聲阻抗效應(yīng)的泄漏傳感器成功實(shí)現(xiàn)了氫氣、氦氣、氬氣、氧氣、二氧化碳等氣體的快速(T90<1s,T10<0.5s)與寬量程(0-100%vol)泄漏檢測(cè)，同時(shí)該技術(shù)可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地獲取呼吸速率、深度以及呼吸狀態(tài)等關(guān)鍵生理參數(shù)，在人體健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域也具有良好的應(yīng)用前景。

　　相關(guān)成果于2025年2月1日發(fā)表于國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Nature工程領(lǐng)域子刊Communications Engineering。

　　本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(No.2024YFE0199800)資助。

圖1 聲表面波聲阻抗效應(yīng)及氣體泄漏監(jiān)測(cè)機(jī)理(圖/中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所)

圖2 基于聲阻抗效應(yīng)的聲表面波氣體泄漏監(jiān)測(cè)(圖/中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所)

圖3 基于聲阻抗效應(yīng)的聲表面波實(shí)時(shí)呼吸監(jiān)測(cè)(圖/中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所)

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