近年来，声表面波传感器在生化检测领域得到广泛应用，如检测生物细胞、大分子、气溶胶等物质。在这些场景中，待测物的附着形态和分布状况往往呈现不均匀态，负载的不均匀性对声表面波传感器的性能模拟造成了极大的干扰。
为了实现对不均匀分布负载下声表面波传感器的精确模拟，超声技术中心博士研究生游然和刘久玲研究员等人提出了一种传感器敏感区域二维分析方法，实现了对各种不均匀分布负载的有效模拟。
相关研究成果在线发表于学术期刊 SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL 。
研究人员对声表面波传感器敏感区域进行二维分割，并结合P矩阵模型，将其转化为由若干个敏感单元构成的二维P矩阵阵列。通过将各敏感单元P矩阵进行独立配置可实现对各种复杂分布负载的有效模拟。
研究人员设计了四种不同分布形态的负载模式并分别进行了仿真模拟与实验。结果显示，负载的横向不均匀性对传感器频响主峰形状造成影响；负载的纵向不均匀性对传感器中心频率造成影响。各模式下实测的传感器频率响应与仿真频率响应一致，证实了该方法的准确性。
此方法为应对复杂负载检测场景提供了新思路，有助于促进声表面波传感器在生化检测领域的进一步应用。
本研究获得国家自然科学基金（No.12074404）资助。
图1 声表面波传感器敏感区域二维分割示意图（图/中科院声学所）
图2 无载模式和负载模式的仿真频率响应仿真结果（左）；实验结果（右）（图/中科院声学所）
关键词：
声表面波传感器；质量负载；二维分析
参考文献：
YOU Ran, LIU Jiuling, LIU Minghua, HE Shitang. Detecting of non-uniformly distributed loads with SAW sensors using a two-dimensional segmentation method. Sensors and Actuators A: Physical, 2021. DOI: 10.1016/j.sna.2021.112728
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