高仁璟，赵 剑

(大连理工大学，工业装备与结构分析国家重点实验室，汽车工程学院，辽宁大连 116024)

压电式微质量传感器主要通过测量由微小质量引起的结构谐振频率变化量来检测物质成分，具有体积小、反应灵敏及自激励和自感应的特点，在细菌和病毒等微生物检测、微小颗粒探测、气/液体成分和浓度测量等方面具有广泛的应用前景。由于待测物的质量变化极其微小，传感器必须具有很高的灵敏度才能满足高精度的测量要求。悬臂梁式微质量传感器的灵敏度与结构的谐振频率成正比，探测区的质量吸附面积、结构刚度和质量等都是影响传感器灵敏度的关键因素。对于等截面悬臂梁式微质量传感器，其谐振频率与结构尺寸相关，尺寸越小谐振频率越高，传感器的灵敏度越高。因此，利用先进的工艺技术以制备更加微小尺度的传感器成为提高传感器灵敏度的重要手段［1－5］。近年来随着微纳米制造技术、电子技术及生物技术的发展，国内外研究人员围绕提高微质量传感器灵敏度的设计方法开展了大量研究工作，主要包括:(1)利用MEMS和NEMS加工技术，采用缩小传感器尺度的方法来提升传感器灵敏度［6－8］，灵敏度可以达到 10－18g 量级的吸附质量;(2)采用高弹性材料获得高灵敏度，Johansson and Butt［9］等人采用环氧聚合物制作的悬臂梁比硅悬臂梁更有弹性，且长度可以比硅悬臂梁短40倍;(3)改变各部分结构比例参数，即长度比、宽度比等参数来获得高灵敏度［10－16］;(4)利用悬臂梁结构的高阶谐振频率进行微小质量的探测［17－19］。……