Viscosity sensor with shear-horizontal acoustic plate mode on BT-cut quartz and surface acoustic wave filter for mode selection

Shear horizontal acoustic plate mode (shaPM) liquid viscosity sensor with the surface acoustic wave (saW) filter for a chosen shaPM selection was developed. a turnover temperature and a quadratic temperature coefficient of frequency of about 0°C and −25 ppb/(°C)2, respectively, were obtained for a delay line on BT-cut quartz (−50.5°YX90°), with gold electrodes. An acoustically coupled resonator filter for a SHAPM selection was designed and fabricatedon the 38°YX cut quartz. With inductive coils of about 0.5 μH connected in series with a 50 Ω load, the measured IL of about 2 dB at a center frequency of about 100.4 MHz was obtained for the filter. For a SHAPM delay line with the filter, insertion loss, turnover temperature, and quadratic temperature coefficient of frequency of about 12 dB, 5°C, and −30 ppb/(°C)2, respectively, were obtained. Insertion loss and frequency changes against product of mass density and viscosity were measured, using water and glycerin solutions. Insertion loss, and frequency changes of about 14 dB, and −18 kHz, respectively, were obtained, in a viscosity range from about 1 mPa.s to 1000 mPa.s.

Opracowano czujnik lepkości cieczy na poprzecznym horyzontalnym akustycznym modzie płytowym (PHAMP) z filtrem na akustycznej fali powierzchniowej (AFP) do selekcji wybranego modu. Dla linii opóźniającej na kwarcu o orientacji BT (−50,5°YX90°) ze złotymi elektrodami uzyskano paraboliczną zależność zmian częstotliwości w funkcji temperatury. Punkt zwrotny paraboli wystąpił dla temperatury około 0°C a współczynnik temperaturowy wyniósł około −25 ppb/(°C)2. Filtr rezonatorowy z AFP zaprojektowano i wykonano na kwarcu o orientacji 38°YX. Z cewkami o indukcyjności około 0,5 μH, połączonymi seryjnie z obciążeniem 50 Ω, uzyskano tłumienność wtrącenia około 2 dB na częstotliwości 100,4 MHz. Dla linii opóźniającej połączonej kaskadowo z filtrem, uzyskano tłumienność wtrącenia około 12 dB, punkt zwrotny paraboli wystąpił w temperaturze 5°C, a współczynnik temperaturowy wyniósł około −30 ppb/(°C)2. Do pomiaru zmian tłumienności wtrącenia i częstotliwości w funkcji iloczynu gęstości masy i lepkości dynamicznej zastosowano wodne roztwory gliceryny. W zakresie lepkości od 1 mPa.s do 1000 mPa.s, uzyskano zmianę tłumienności wtrącenia o 14 dB i częstotliwości o −18 kHz.