石英晶體微量天平（quartz crystal microbalance，QCM）和表面聲波器件（surface acoustic wave，SAW）。它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、響應(yīng)時(shí)間短、靈敏度高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)氣體檢測(cè)等方面。

　　隨著微制造技術(shù)的發(fā)展，集成化、批量化生產(chǎn)的工藝的逐漸成熟，微型SAW傳感器在戰(zhàn)地環(huán)境檢測(cè)方面發(fā)揮著重要作用。

　　QCM 和 SAW 都屬于壓電型傳感器，由壓電性產(chǎn)生聲波信號(hào)，通過(guò)測(cè)量聲波參數(shù)（振幅、頻率、波速等）變化而獲得被分析U檢測(cè)物的信息。QCM屬于體聲波（bulk acoustic? wave，BAW）一般也稱為厚度剪切模式（thickness shear mode，TSM）因聲波從石英晶體或其它壓電材料的一面?zhèn)鬟f到另一面，在晶體內(nèi)部傳播而命名。而SAW器件是聲波在晶體表面上傳播，從一位置傳遞到另一位置。在傳遞過(guò)程中，當(dāng)基片或基片上所覆蓋的特殊材料薄膜與被分析的物質(zhì)相互作用時(shí)，聲波的參數(shù)將發(fā)生變化，測(cè)量變化量即可得到被分析物的（質(zhì)量和濃度等）相關(guān)信息。

　　如圖1所示，安裝了SAW諧振器的石英管芯通常采用片狀不銹鋼封裝，直徑約為11mm，厚度約為2mm，重量

　　對(duì)于胎壓檢測(cè)應(yīng)用，該管芯位于兩個(gè)突出部分，受上表面隔膜通過(guò)中心氣針的頂壓而變形。詢問(wèn)和反向散射信號(hào)通過(guò)一個(gè)普通的鞭狀天線被廣播出去。

　　對(duì)于扭矩檢測(cè)應(yīng)用(如圖2所示），該管芯粘貼在片狀外殼的底部，整個(gè)器件再與待測(cè)扭矩的組件相連。詢問(wèn)和返回信號(hào)通過(guò)非接觸式平面耦合器向外發(fā)射。

　　在TPMS和扭矩檢測(cè)管芯中，三個(gè)SAW諧振器產(chǎn)生兩個(gè)頻率差值，一個(gè)正比于壓力或扭矩，其他的正比于溫度。這種方法能夠檢測(cè)出帶溫度補(bǔ)償?shù)膲毫团ぞ兀部梢詥为?dú)用作溫度監(jiān)測(cè)。

　　對(duì)于TPMS，SAW傳感器的安裝也有多種方式，可以采用粘貼式橡膠塊安裝在輪胎上，或者安裝在氣門上(橡膠和金屬材質(zhì)），或者在低壓安全胎上固定在車輪中。用戶可以調(diào)整靈敏度，以滿足從氣壓為10巴的卡車到氣壓為2巴的賽車的需要。典型精度為全標(biāo)度的1％。

　　圖1. 石英管芯通常采用片狀不銹鋼封裝，直徑約為11mm，厚度約為2mm，重量

　　圖2. 對(duì)于扭矩檢測(cè)，傳感器管芯粘貼在片狀管殼的底部。

　　對(duì)于扭矩測(cè)量(如圖3所示），傳感器與傳動(dòng)軸或圓盤相連，諧振器以±45°的典型方向角檢測(cè)剪切應(yīng)變的壓力分量。

　　圖3. 對(duì)于TPMS應(yīng)用，SAW傳感器可以通過(guò)多種方式安裝在輪胎上，扭矩傳感器與傳動(dòng)軸或圓盤相連，諧振器以±45°的方向角檢測(cè)剪切應(yīng)變的壓力分量

　　對(duì)于50到500之間的微應(yīng)力，測(cè)量精度可以達(dá)到1％的級(jí)別。目前應(yīng)用包括EPAS轉(zhuǎn)向軸、發(fā)動(dòng)機(jī)flexplates、自動(dòng)檔輸出軸和傳動(dòng)軸。

　　1、高精度高靈敏度：對(duì)于傳感器應(yīng)用，高精度與高靈敏度是其基本要求。在一些應(yīng)用領(lǐng)域如角速率、溫濕度以及某些氣體傳感器，SAW傳感器的檢測(cè)精度以及靈敏度還不能與 傳統(tǒng)傳感器相比，因此需要采用一些新方法新技術(shù)，改善器件性能，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　2、小型化/便攜式：傳感器的應(yīng)用大都不是單一的，多是與其他機(jī)械或者電子系統(tǒng)集成或者共同使用，這樣SAW傳感器系統(tǒng)必須盡可能減小體積，便攜式且低功耗，滿足各種 機(jī)載、車載、航載等要求，這樣才能相對(duì)于其他類型的傳感器具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力；

　　3、 多功能集成化/低成本：?jiǎn)我还δ艿膫鞲衅髦饾u消失于人們的視野，主要是使用單一功能傳感器成本高，系統(tǒng)合成困難且穩(wěn)定性低。這樣多功能集成SAW傳感器就成為 人們的一個(gè)興趣熱點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)體積小且大大降低了系統(tǒng)成本；

　　4、 智能化與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)：許多參量的檢測(cè)條件是危險(xiǎn)劇毒環(huán)境，有的測(cè)試對(duì)象本身就是變化的，這樣有源傳感器難以滿足這一檢測(cè)需求，而無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)則由于其無(wú) 源多面特點(diǎn)即可解決這一問(wèn)題。另外，智能化是當(dāng)今信息化時(shí)代的一個(gè)顯著特征，結(jié)合自 動(dòng)化控制等實(shí)現(xiàn)傳感器的智能化也是SAW傳感器的一個(gè)重要發(fā)展方向。