聲表面波氣敏傳感器涉及重點(diǎn)在于化學(xué)界面膜、SAW傳感器及電子線路3個方面。在應(yīng)用中，為了消除環(huán)境溫度、壓力、濕度等因素對測量結(jié)果的影響，通常采用雙通道結(jié)構(gòu)，如下圖所示。一個通道上鍍以敏感膜用于測量，另一個是未鍍膜的參考通道用于對環(huán)境溫度、壓力、濕度等因素的補(bǔ)償，通過計算可以得到兩者間頻率的差，從而得出待測氣體濃度。

　　一個完整的聲表面波氣敏傳感器通常由石英聲表面波裝置（ST-Quartz SAW Device）、SAW裝置檢測片（SAW Device Detector Block）、振幅測量系統(tǒng)（Amplitude Measurement System）、相測量系統(tǒng)（Phase Measurement System）、頻率測量系統(tǒng)（Frequency Measurement System）、壓力監(jiān)測系統(tǒng)（Pressure Monitoring System）、溫度控制系統(tǒng)（Temperature Control System）、溫度壓力檢測儀（Temperatureand Pressure Test Apparatus）、數(shù)據(jù)軟件（Data Acquisition Software）等組成，這些設(shè)備共同構(gòu)成SAW傳感器，完成檢測。

　　聲表面波器件之波速和頻率會隨外界環(huán)境的變化而發(fā)生漂移。聲表面波氣敏傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表面涂覆一層選擇性吸附某氣體的氣敏薄膜，當(dāng)該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學(xué)作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質(zhì)量和導(dǎo)電率發(fā)生變化時，引起壓電晶體的聲表面波頻率發(fā)生漂移；氣體濃度不同，膜層質(zhì)量和導(dǎo)電率變化程度亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。通過測量聲表面波頻率的變化就可以準(zhǔn)確的反應(yīng)氣體濃度的變化。

　　與其他傳感器相比，聲表面波氣敏傳感器具有以下一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：精度高、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、適合遠(yuǎn)距離傳送；輸出信號為振蕩器頻率的變化，易于與計算機(jī)接口組成自適應(yīng)實(shí)時處理系統(tǒng)；靈敏度高，有效檢測范圍線性好；采用集成電路中的平面工藝制作，實(shí)現(xiàn)單片多功能化、集成化、智能化，減小了傳感器的體積和重量，攜帶方便。

　　此外，聲表面波氣敏傳感器的成本低，能夠進(jìn)行大批量生產(chǎn)。盡管SAW傳感器發(fā)展時間不長，但它符合信號系統(tǒng)數(shù)字化、微機(jī)控制化，正向高精度、高可靠性、高度集成化的方向發(fā)展，因而受到人們的高度重視。

　　1.激光激發(fā)聲表面波氣敏傳感器

　　傳統(tǒng)的聲表面波氣敏傳感器大多采用金屬叉指換能器(IDT)制成的，但傳統(tǒng)的聲電換能器由于固有的缺點(diǎn)，如頻響低，接觸式等，越來越多地被不斷發(fā)展的光學(xué)方法所代替。光學(xué)方法可以分為干涉法和非干涉法，并且有光纖化的趨勢，光纖傳感器由于固有的諸多優(yōu)點(diǎn)，例如小巧靈活，抗干擾強(qiáng)，易于微型化和集成化，已越來越多地被用在超聲檢測中，替代已有的復(fù)雜光路檢測手段。

　　激光超聲檢測技術(shù)以其非接觸和適合運(yùn)動檢測等顯著優(yōu)點(diǎn)，已成為無損檢測領(lǐng)域中的一種重要技術(shù)和手段。結(jié)合傳統(tǒng)聲表面波氣敏傳感器的吸附性薄膜與氣體作用的原理與激光超聲檢測技術(shù)，可提出一種新的氣體傳感器原理，即采用激光在覆有吸附性薄膜的金屬表面激發(fā)聲表面波，用單芯光纖耦合的反射式光束偏轉(zhuǎn)法在薄膜處對所激發(fā)聲表面波進(jìn)行探測，進(jìn)而準(zhǔn)確檢測出氣體的濃度。此氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于采用光學(xué)方法來檢測由激光激發(fā)的聲脈沖，不僅非接觸，而且也為氣體監(jiān)測提供了一種新的途徑。

　　2.基于氣液相轉(zhuǎn)變效應(yīng)的聲表面波氣敏傳感器

　　針對傳統(tǒng)涂敷敏感膜的聲表面波(SAW)氣敏傳感器存在成膜困難、選擇性差、重復(fù)性差以及再生性差等問題，通過建立氣液相轉(zhuǎn)換效應(yīng)模型，推導(dǎo)出傳感器靈敏度與溫度、有機(jī)蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而建立VOCs液相凝聚層負(fù)載下的SAW波傳模型，仿真計算波傳頻散和波傳衰減，可以提出一種基于氣體氣液相轉(zhuǎn)變效應(yīng)來檢測痕量揮發(fā)性有機(jī)氣體(VOCs)的聲表面波氣敏傳感器。同時引入氣相色譜(GC)分離柱作為無敏感膜涂敷SAW氣體傳感器的選擇性虛擬列陣，解決這種高靈敏度氣體傳感器用于混合VOCs測量時的選擇性問題。初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于氣液相轉(zhuǎn)變效應(yīng)的聲表面波氣敏傳感器系統(tǒng)具有靈敏度高(可檢測質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-9的VOCs)、分析時間短、選擇性好、微型化、成本低等優(yōu)勢。

　　1.提高敏感膜的選擇性。

　　要對現(xiàn)有敏感材料的性能進(jìn)行優(yōu)化并對成膜技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以提高材料的選擇性和穩(wěn)定性。另外，還要不斷研制和開發(fā)選擇性更強(qiáng)的氣敏材料。

　　2.提高聲表面波（SAW）氣敏傳感器的靈敏度和穩(wěn)定性。

　　要求能夠在很短的時間內(nèi)檢測到劑量很小的有毒有害氣體。同時還要盡可能增強(qiáng)SAW氣敏傳感器的抗干擾能力。

　　3.縮小氣敏傳感器的體積。

　　可以通過進(jìn)一步集成SAW氣敏傳感器的電路，減小其體積和重量。

　　4.傳感器陣列化和信息融合。

　　由于單個傳感器檢測氣敏的精度和個數(shù)有限,陣列化有助于提高傳感器的精度,縮小傳感器體積，并且可以檢測多個氣敏。運(yùn)用信息融合技術(shù)對陣列傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,可以提高精度和可靠性。

　　5.更高頻率的聲表面波器件的研制，縮短聲表面波器件從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線的開發(fā)周期，使其易于產(chǎn)品化。