李志鹏， 孟 旭， 张 超， 王博男

(东北林业大学 交通学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 引 言

扭矩是反映转动工作系统工作状态的重要参数之一，扭矩的实时监测已经在航空航天、载运工具、机械设备等众多领域中拥有着广泛的应用[1]。随着更多高温、高污染、高辐射等恶劣工作环境的出现，非接触、小型化、无源化的扭矩测量技术已经成为了该领域的发展趋势。基于声表面波(surface acoustic wave,SAW)原理的扭矩测量方式与以往传统的扭矩测量方式相比，具有无源无线、信号处理简单方便、可大批量生产、尺寸小、抗辐射能力强等众多优点，特别符合现代通信系统与传感系统对传感器微型化、数字化、高频化、高可靠性等方面的要求，目前已经成为众多领域内重点关注与研究的内容[2]。

本文主要基于目前SAW扭矩传感器的相关理论与发展及主要应用进行全面综述，包括SAW扭矩传感器的工作原理，相关理论与建模，应用领域及制约因素等。

1 SAW扭矩传感器

1.1 SAW及其分析模型

1885年，英国物理学家Rayleigh L在伦敦数学学报上发表了一篇学术论文[3]。该篇论文首次提出了一种除纵波与横波外，沿着无限均匀各向同性弹性体平面传播的波动行为，人们称之为SAW。SAW器件的理论分析模型大体上可以分为两类，第一类是唯象模型，它是参考了其他领域内的模型与概念进行类比分析，能够获得相近的计算结果，实用性很好，例如δ函数模型、耦合模(coupling mode,COM)模型、P矩阵模型等[4]；第二类是精确模拟模型，从最基本的波动方程和有限定边界条件入手，严格进行公式推导求出系统的确切解，利用这种方法可以得到精确且可靠的结果，例如格林函数法、有限元法等[5]。……