中北大学谭秋林教授团队：耐高温压电声表面波传感器关键技术研究

科学出版社

2026-06-29 06:02发布于北京科学出版社官方账号

问AI · 谭秋林团队的研究为传感器集成带来哪些突破？

在航空航天、高端装备制造等领域，存在高温、高转速等极端测试环境，其关键热力参数的原位精准测量不仅受到常规传感器件敏感材料耐温极限的制约，还面临测试空间受限、引线与供能困难及多物理场耦合等问题，对传感器的耐高温性能、结构集成度及长期可靠性提出了更为严苛的要求。攻克复杂极端环境中实现多参数精确测量技术，是航空航天与高端装备领域测试技术发展亟需突破的重要研究方向。

声表面波(surface acoustic wave, SAW)传感技术具备无源无线、抗干扰性强及稳定性好等优势，在高温及复杂环境监测中有望为上述环境中的力热参数实时原位监测提供有效解决途径。

声表面波是一种沿压电基体表面传播的弹性波，其能量主要集中在表面以下1～2个波长深度范围内。这种能量集中特性，使声表面波传感器对表面物理、化学性质的微小变化具备极高灵敏度。声表面波传感器基于压电材料的压电效应工作，其核心原理是：当传感器所处外界环境条件发生变化时，压电基底材料的属性随之改变，进而引起声表面波的波速、幅度、模态等参量发生变化。通过检测声表面波器件输出的电学参量，即可实现环境参数的定量测量。按照检测物理量的不同，声表面波传感器可分为温度传感器、压力传感器、振动传感器、湿度传感器、气体传感器等类型。

SAW 振动传感器工作原理示意图

声表面波传感器凭借高灵敏度、高精度、无线无源及多功能集成等优势，在航空航天、能源开采、核电等极端高温相关领域展现出巨大应用需求与发展潜力。其优异的耐高温特性与工程适配性，使其成为突破极端高温原位监测瓶颈的核心技术路径。随着压电材料、微纳制造等相关技术的持续进步，声表面波传感器必将在极端高温监测领域发挥更为重要的作用。

耐高温压电声表面波传感器关键技术研究购买

谭秋林, 梁晓瑞著

北京: 科学出版社, 2026. 5

ISBN 978-7-03-082344-1

《耐高温压电声表面波传感器关键技术研究》围绕耐高温声表面波传感技术，系统阐述其传感理论基础、器件建模与设计方法以及工程应用验证。全书共分8 章。从极端环境下的力热参数测试需求出发，分析耐高温SAW 传感器发展所面临的主要技术挑战；介绍了声表面波传感器的物理基础、多物理场耦合建模方法、器件结构设计与仿真分析，以及关键微纳制造工艺与敏感结构特性表征方法；重点围绕耐高温振动、应变及多参数共面集成传感器，阐述其设计与集成思想及实现路径；探讨了高温环境下SAW 信号的无线解调方法，形成了从基础理论到工程应用验证的研究框架。

SAW温-压-湿三参数集成传感器解调后的压力值与实测值误差分析

本书凝聚了作者及其研究团队在耐高温声表面波器件与传感技术领域多年的研究积累。本研究工作得到了国家自然科学基金航天联合重点基金(U1837209)、区域创新发展联合重点基金(U24A20136) ，以及山西省重点研发计划(202102030201005)等项目的资助。在此，特别感谢张永威、徐芳萌、周煦航、郭欣榕、林柏茂、薛涛、闫夏雯、王浩、郑引荣、罗忠海、李向荣、张娟等博士/硕士研究生在传感器件设计与仿真、敏感结构制造、系统测试验证等方面做出的重要贡献。

本书紧密围绕国家在航空航天、高端装备制造领域的战略需求，将理论研究与工程实践深度融合，系统总结耐高温SAW 传感器的设计、制造与测试。期望本书能为从事特种耐高温传感器设计制造及相关测试系统研究的科研人员提供参考。

本文摘编自《耐高温压电声表面波传感器关键技术研究》（谭秋林, 梁晓瑞著. 北京: 科学出版社, 2026. 5）一书“前言”“第1 章耐高温声表面波传感器需求与挑战”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-082344-1

责任编辑：孙力维赵艳春

（本文编辑：刘四旦）