石英音叉谐振器的谐振频率对音叉臂的质量和刚度的变化极其敏感，当石英音叉臂上有微小的质量变化或石英音叉谐振器的刚度有微小的变化时就能引起石英音叉谐振器的谐振频率偏移。因此，基于石英音叉传感器的结构设计，通过敏感材料敏感膜或敏感线的方式对石英音叉叉臂进行修饰后，可以用来检测研究对象的质量或刚度的变化规律，研制出质量敏感型或力敏感型微石英音叉谐振式传感器。【高压断路器】
随着材料技术的飞速发展，新材料层出不穷。特别是聚合物材料具有环境敏感性，当其外部环境的物理信号（温度、湿度、浓度、电场、磁场强度等）、化学信号或生物信号变化时，聚合物材料的物理或化学特性将随之发生变化。将敏感型聚合物线材料以聚合物薄膜或聚合物线的方式与石英音叉谐振器复合，通过聚合物材料对物理参数、气体成份、化学反应和生物特性的敏感性，为新型传感器的研究开辟了新途径，引起国内外众多学者的关注。
聚合物材料与石英音叉复合传感器具有品质因数高、重复性好、没有迟滞、时间稳定性好、成本低等优点，可以测量力、加速度、湿度、浓度、气体成分和化学反应进程等诸多物理量和化学生物量，其输出多为频率信号形式，传感器系统抗干扰能力强、功耗小和稳定性好，无需经过模数转换器就可以直接与微处理器连接，组成高精度测控系统，如下图所示。
目前，聚合物线材料与石英音叉复合传感器已经在气敏检测和化学分析检测方面取得了成功的应用，如美国亚利桑那州立大学N. J. Tao领导的团队利用选择吸附性聚合物材料与石英音叉谐振器复合，研制出yi系列用于气敏检测和化学分析的数字频率编码传感器，该系列传感器具有很高的灵敏度，工作在20°C±1°C 温度范围内时，用于频率控制器件的石英音叉谐振器具有很好的温度稳定性，可以实现对气体浓度和成分的精密检测。【高压断路器】
2007年该团队将温敏聚合物线与成本低廉（10 美分）的频率控制器件石英音叉谐振器复合，提出yi种微封装石英音叉温度和红外传感器，通过实验方法测试了聚合物线石英音叉温度与红外传感器的特性，实验数据表明该传感器的噪声等效温差（NETD）为 20°C 时0.5 m K，极限热噪声为5μ°C，可以实现对红外辐射的探测，作为非制冷红外传感器具有yi定的优势。该传感器具有很高的灵密度，作为非制冷（工作温度 20°C 左右）热探测器，可以实现对红外辐射的检测。但作为温度传感器而言其测温范围有限仅为 20-25.5°C，其原因在于宽温范围内，石英音叉的材料石英晶体频率温度系数的变化极大影响了传感器的测温精度，因此，该传感器作为温度传感器在宽温度范围内的应用受限，同时，对该传感器的工作机理的理论研究还不够完善。
因此，提出yi种热敏聚合物线与非热敏石英音叉复合的温度传感器，对传感器的敏感机理进行深入研究，分析该类型传感器的工作机理，完善理论研究。分析影响传感器灵敏度的主要因素，提高传感器的灵敏度。研究传感器信号的测量方法，克服石英晶体频率温度系数在宽温范围变化对传感器性能的影响，实现该传感器在宽温范围内对温度的快速精确测量。
针对聚合物线石英音叉复合温度传感器的基础理论、设计方法、特性测试和传感器工程应用等方面展开研究，力争在快速精密测温与非接触测温研究方面取得突破，既保留石英音叉谐振器低成本，低功耗、输出信号的信噪比高、抗干扰能力强的优点，又发挥了热敏聚合物材料对温度响应时间快的特点，提高了温度传感器的灵敏度、测温范围，同时缩短传感器的响应时间，既可用于快速精密测温领域，亦可延伸到红外测温领域。
参考文献：
[1] A. Bontempi, D. Teyssieux, J. M. Friedt. Photo-thermal quartz tuning fork excitation for dynamic mode atomtic force microscope[J]. Applied physics letter, 2014, 105(15): 4104.
[2] 冯冠平．谐振传感器理论及器件[M]．北京：清华大学出版社，2008，1-20．
[3] L. halski, K. Eckersdort, J. Kucharski．Temperature measurement[M]. USA: John Wiley&Sons. LTD, 2001: 139-149．
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