[發明專利]多功能聲波油質傳感器

無效

• 申請號: 200680023784.3
• 申請日: 2006-02-01
• 公開（公告）號: CN101228439A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: J·ZT·劉;R·阿齊茲;M·L·羅德斯
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01N33/28
• 分類號: G01N33/28;G01N11/00;G01N29/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王慶海;劉春元

技術領域

本發明的實施例總的來說涉及檢測器件及其組件。本發明的實施例還涉及濾油器檢測。此外，本發明的實施例涉及體聲波(BAW)組件及其它表面聲學器件。

背景技術

聲波傳感器應用在多種檢測應用中，例如諸如溫度和/或壓力檢測器件和系統。聲波器件已經商業應用達六十多年。雖然電信行業是聲波器件的最大用戶，但是它們還用于化學氣相檢測。聲波傳感器命名的原因是，其使用機械的、或聲學的波作為傳感機制。隨著聲波傳播通過材料或者在材料表面上傳播，傳播路徑的特性的任何變化對波的速度、相位和/或幅度產生影響。

聲波特性的變化可以通過測量傳感器的頻率、相位特性、Q值、插入損耗和輸入阻抗進行檢測，進而可以關聯到待測的相應物理量或化學量。事實上，所有的聲波器件和傳感器使用壓電晶體產生聲波。三種機制對聲波傳感器響應起作用，即質量負荷、粘彈性和聲電效應。化學物質的質量負荷改變這些傳感器的頻率、幅度、和相位以及Q值。例如大多數聲波化學檢測傳感器依賴于傳感器的質量靈敏度，結合化學方法選擇性的涂覆層，所述涂覆層吸收感興趣的蒸氣，導致聲波傳感器質量負荷增大。然而，化學方法敏感涂覆層顯著降低Q值，進而降低了傳感器的性能。在實際的傳感器設計中，聲波傳感器優選(在電極配置、電極的層、電極頂部的涂覆層等方面)盡可能簡單。

聲波傳感器的例子包括聲波檢測器件，其用于檢測物質、例如化學物質的存在，或者環境情況、例如溫度和壓力。用作傳感器的聲學或者聲波(例如SAW/BAW)器件可以提供高靈敏性的檢測機制，這源于對表面負荷的高靈敏度和低噪聲，其由其固有的高Q因數產生。體聲波器件典型地使用真空電鍍法制作，例如那些由CHA、Transat或Saunder制造的。電極材料和電極厚度的選擇由燈絲溫度和總加熱時間控制。電極的尺寸和形狀由掩膜的恰當使用限定。表面聲波器件典型地使用光刻技術制作，使用放置在壓電材料上的梳狀交指型換能器。表面聲波器件可以具有延遲線或者諧振器配置。

基于前面的描述可以理解，聲波器件、例如表面聲波諧振器(SAW-R)、表面聲波延遲線(SAW-DL)、表面橫向波(STW)、體聲波(BAW)可以用于各種傳感測量應用。聲波傳感器和傳統傳感器的一個主要區別是，聲波可以以機械方式存儲能量。一旦這樣的傳感器提供(例如通過RF)有一定的能量，傳感器可以在沒有任何有源部件的情況下(例如沒有電源或振蕩器)操作一段時間。這一特性使得可以將聲波器件應用到RF提供能量的無源且無線的傳感應用中。

微傳感器的一種有前途應用包括發動機油質傳感器。聲波粘性傳感器已經在油質傳感器環境中進行測試。雖然粘性是很多油質因素的良好指標，這些因素包括低溫可啟動性、燃料經濟性、高/低溫下的稀釋或增稠效應、滑潤性、以及在運行的汽車發動機中的油薄膜厚度，但粘性不是發動機油中存在多少酸的指標。這些酸可以對汽車發動機產生很大損傷。

一定百分比的發動機油轉化微酸和其它有害的化合物。這些酸通過腐蝕發動機可以侵害發動機。例如卡車產業當前依賴于發動機油的pH、TBN和TAN作為油質的指標，然而這些方法無法提供侵害發動機的酸精確數量的直接指示。粘性和腐蝕性檢測的結合可能提供解決這一問題的技術。然而這種方法是非常昂貴的、耗時的并且占據大量體積。

基于前面的描述可以相信，克服這些問題需要實現腐蝕速率(腐蝕性)檢測和粘性測量的結合。可以相信，這里描述的油質檢測方法和系統可以解決這樣傳統中的不足。

發明內容

下面的概述用于便于理解所公開實施例獨有的某些創新性特性，而不作為詳盡的描述。實施例各個方面的詳盡評價可以通過對整個說明書、權利要求書、附圖以及摘要作為一個整體來獲得。

因此，本發明的一個方面提供一種改進的傳感器件。

本發明的另一個方面提供適用于油質檢測的聲波傳感器件。

本發明的再一個方面提供一種聲波器件，其涂覆有與酸進行選擇性反應的材料以便提供對酸腐蝕速率(腐蝕性)的檢測。

本發明的一個進一步方面提供一種聲波器件，其能夠測量酸腐蝕速率(腐蝕性)和發動機油的粘性。