一種聲學流體傳感器的製作方法

2023-06-17 21:00:36 1

本發明的實施方式涉及流體檢測技術領域，更具體地，本發明的實施方式涉及一種聲學流體傳感器。

背景技術：

本部分旨在為權利要求書中陳述的本發明的實施方式提供背景或上下文。此處的描述不因為包括在本部分中就承認是現有技術。

快速及精確分析微量流體中的成分和參數在生化檢測、臨床醫學診斷、環境監測、食品安全監控等領域具有重要的應用價值，是當前及未來傳感器領域的重要發展方向。目前，流體傳感器主要分為物理參量提取和化學反應兩種類型。其中，物理參量提取型主要分為光學傳感器、聲學傳感器兩種。光學傳感器是通過檢測流體的光學參量(如折射率、吸收率等)的變化量來分析流體的成分和參數，然而，由於光波穿透流體物質的深度有限，光學傳感器在流體尤其是非透明流體的檢測一直受到極大的限制。聲學傳感器是通過檢測流體的聲學參量(如密度、波速、粘度等)的變化量來分析流體的成分和參數，聲波具有較好的穿透深度，對於非透明流體介質的傳感，其具有光波不可比擬的優勢。

聲人工結構(聲子晶體、聲超常材料等)是人工設計的複合結構材料，其利用周期結構中的布拉格散射、單體結構中的局域共振等效應，實現對聲波、彈性波的靈活調控，是近年來物理學、材料學領域備受關注的研究熱點。聲人工結構的相關物理性質可以「人工裁剪」，為新型功能器件的研製提供了堅實物理基礎，高靈敏傳感器是聲人工結構在新型功能器件的一個主要應用方向。

目前已有人提出將聲子晶體缺陷態、周期圓孔聲子晶體板反常透射增強峰、聲子晶體共振腔模式等用於聲學流體傳感器，實現對流體的探測與傳感，但這種聲學流體傳感器存在品質因子低、對流體密度的變化不敏感等缺陷。

技術實現要素：

針對目前已有的利用聲人工結構形成的聲學流體傳感器在品質因子和靈敏度方面表現不夠好等問題，發明人在研究本發明的過程中發現這主要是現有的聲學流體傳感器所產生的局域場範圍的尺寸與波長相當，局域場的強度較弱等原因導致，因此需要進一步研究更高品質因子的聲人工結構，實現高靈敏傳感器的研製。

在本上下文中，本發明的實施方式期望提供一種聲學流體傳感器。

在本發明實施方式的第一方面中，提供了一種聲學流體傳感器，包括：狹縫雙板聲學裝置、超聲波發射裝置、超聲波接收裝置、計算處理裝置和實驗容器；

所述狹縫雙板聲學裝置包括兩個基板以及設置於所述兩個基板的第一面的間隔相等距離的若干凸條，所述兩個基板的第二面平行且間隔一狹縫空間；所述狹縫空間用於裝盛待測流體或標準流體；所述第一面為所述第二面的背面；

所述實驗容器用於裝盛環境流體；

所述狹縫雙板聲學裝置浸沒於所述環境流體中，且設置於所述超聲波發射裝置和所述超聲波接收裝置之間；

所述超聲波發射裝置向所述環境流體中發射超聲波，激勵所述狹縫雙板聲學裝置中的所述兩個基板形成非洩露A0模式Lamb波並在所述狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域模式；

所述超聲波接收裝置接收經過所述狹縫雙板聲學裝置後的超聲波；

所述計算處理裝置分別計算所述狹縫空間中裝盛待測流體和標準流體時接收到的超聲波的頻譜，並通過將所述狹縫空間中裝盛待測流體時接收到的超聲波的頻譜中共振透射增強峰的頻點和幅度，與所述狹縫空間中裝盛標準流體時接收到的超聲波的頻譜中共振透射增強峰的頻點和幅度分別進行比對，確定待測流體的參數。

藉助於上述技術方案，本發明提供一種聲學流體傳感器，該聲學流體傳感器具有由間隔狹縫的兩個基板組成的聲人工結構(即狹縫雙板聲學裝置)，該聲學流體傳感器通過發射超聲波激勵狹縫雙板聲學裝置中的兩個基板形成非洩露A0模式Lamb波並在狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域模式，超聲波在經過狹縫雙板聲學裝置之後其頻譜中存在共振透射增強峰，由於該共振透射增強峰的頻點和幅度會隨著狹縫雙板聲學裝置中裝盛的待測流體的密度和聲速度的變化發生明顯偏移，因此通過計算該共振透射增強峰的頻點和幅度，即可得出待測流體的相應參數。試驗表明，相比於現有的聲學流體傳感器，本發明提供的聲學流體傳感器具有僅需微量待測流體，具有更高的靈敏度和品質因子，尤其對於密度與聲速度變化相反的流體，該聲學流體傳感器具有較高的靈敏度。

附圖說明

通過參考附圖閱讀下文的詳細描述，本發明示例性實施方式的上述以及其他目的、特徵和優點將變得易於理解。在附圖中，以示例性而非限制性的方式示出了本發明的若干實施方式，其中：

圖1為本發明提供的聲學流體傳感器的結構示意圖；

圖2為狹縫雙板聲學裝置的詳細結構示意圖；

圖3為理論計算出的按照基板型號製作的基板在標準流體中的A0模式色散曲線；

圖4為實施例一的聲學流體傳感器的三維立體示意圖；

圖5為實施例一的聲學流體傳感器的俯視圖；

圖6為實施例一提供的待測流體的透射譜圖；

圖7為實施例一提供的不同摩爾濃度的待測流體與相應透射峰的共振頻率變化關係圖；

在附圖中，相同或對應的標號表示相同或對應的部分。

具體實施方式

下面將參考若干示例性實施方式來描述本發明的原理和精神。應當理解，給出這些實施方式僅僅是為了使本領域技術人員能夠更好地理解進而實現本發明，而並非以任何方式限制本發明的範圍。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，並且能夠將本公開的範圍完整地傳達給本領域的技術人員。

在本文中，需要理解的是，所涉及的術語「待測流體/標準流體的參數」是指待測流體/標準流體的成分、密度、粘度、摩爾濃度等參數。此外，附圖中的任何元素數量均用於示例而非限制，以及任何命名都僅用於區分，而不具有任何限制含義。

發明原理

在兩塊表面設有微擾結構、且間隔狹縫的基板組成的聲人工結構中注入流體，通過聲波的激發，每個基板的非洩露(non-leaky)A0模式Lamb波在狹縫中共振耦合形成對稱強局域模式，聲波在經過這種聲人工結構後，其頻譜中可觀察到共振透射增強峰，且這種共振透射增強峰的頻點和幅度會隨著流體的密度和聲速度的變化(尤其是密度)發生明顯偏移。通過將待測流體(成分、密度、粘度、摩爾濃度等參數中的一項或多項為未知)對應的這種共振透射增強峰與若干種標準流體(成分、密度、粘度、摩爾濃度等參數均為已知)對應的這種共振透射增強峰進行對比，就可以倒推出待測流體的相應參數。

由於這種聲人工結構的強局域聲場局域在遠小于波長的狹縫空間，可以在亞波長尺度增強聲波與物質的相互作用，僅需在狹縫中注入微量的流體，即可獲得較高品質因子的共振透射增強峰，且隨著流體的密度和聲速度的變化(尤其是密度)，該共振透射增強峰會出現明顯偏移，因此，這種聲人工結構可用於製作高品質因子和高靈敏度的聲學流體傳感器。

示例性設備

本發明提供一種聲學流體傳感器，如圖1所示，包括：狹縫雙板聲學裝置1(俯視圖)、超聲波發射裝置2、超聲波接收裝置3、計算處理裝置4和實驗容器6。

狹縫雙板聲學裝置1包括兩個基板以及設置於所述兩個基板的正面的平行且間隔相等距離的若干凸條，這兩個基板的背面平行且間隔一狹縫空間。

狹縫空間用於裝盛待測流體或標準流體。其中，待測流體的參數為未知，標準流體的參數為已知。

實驗容器6中裝盛有環境流體5(例如水)。

整個狹縫雙板聲學裝置1浸沒於環境流體5中，且設置於超聲波發射裝置2和超聲波接收裝置3之間。

超聲波發射裝置2用於向環境流體5中發射超聲波，激勵狹縫雙板聲學裝置1的兩個基板形成非洩露A0模式Lamb波並在所述狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域模式。

超聲波接收裝置3接收經過狹縫雙板聲學裝置1後的超聲波。

計算處理裝置4連接超聲波發射裝置2和超聲波接收裝置3，通過計算經過狹縫雙板聲學裝置1之後的超聲波的頻譜，確定該頻譜中共振透射增強峰的頻點和幅度，並通過將狹縫雙板聲學裝置1中裝盛待測流體時所確定的共振透射增強峰的頻點和幅度與狹縫雙板聲學裝置1中裝盛標準流體時所確定的共振透射增強峰的頻點和幅度進行比對，若比對結果相一致，則確定該待測流體的參數與該標準流體的參數相一致。

該聲學流體傳感器的工作原理是：在超聲波的激發下，狹縫雙板聲學裝置1的每個基板形成非洩露A0模式Lamb波並在狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域聲場，經過該狹縫雙板聲學裝置1後的超聲波的頻譜中具有共振透射增強峰；將若干標準流體注入該狹縫空間中，可獲得每種標準流體對應的共振透射增強峰的頻點和幅度，再將待測流體注入該狹縫空間中，獲得待測流體對應的共振透射增強峰的頻點和幅度，最後，將待測流體對應的共振透射增強峰的頻點和幅度與每種標準流體對應的共振透射增強峰的頻點和幅度進行比對，當比對結果為一致時，依據該種標準流體的成分、密度、粘度、摩爾濃度等參數確定待測流體的相應參數。

基於該聲學流體傳感器的工作原理可知，只有當超聲波經過狹縫雙板聲學裝置1的狹縫空間時，兩個基板形成非洩露A0模式Lamb波並在所述狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域模式，超聲波的頻譜中出現共振透射增強峰，該聲學流體傳感器才能實現檢測目的。

在研究本發明的過程中，發明人發現，超聲波的頻率、狹縫雙板聲學裝置1的材質和結構尺寸、以及狹縫空間中所裝盛的流體的參數，是影響兩個基板能否形成非洩露A0模式Lamb波並在狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域聲場的關鍵因素，也是影響超聲波經過狹縫雙板聲學裝置1的狹縫空間後，其頻譜中能否出現共振透射增強峰的關鍵因素。

本發明將可使得狹縫雙板聲學裝置1的兩個基板形成非洩露A0模式Lamb波並在狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域聲場，進而使得該聲學流體傳感器實現檢測未知流體的成分和/或參數這一目的的超聲波的頻率，稱為該聲學流體傳感器的工作頻率。也就是說，當超聲波的頻率是聲學流體傳感器的工作頻率時，狹縫雙板聲學裝置1的兩個基板的非洩露A0模式Lamb波能夠在狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域聲場，該超聲波經過狹縫雙板聲學裝置1的狹縫空間之後其頻譜中就會出現共振透射增強峰。

本發明提供的聲學流體傳感器具有由間隔狹縫的兩個基板形成的聲人工結構，即狹縫雙板聲學裝置，該聲學流體傳感器通過發射超聲波激勵狹縫雙板聲學裝置中的兩個基板形成非洩露A0模式Lamb波並在狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域模式，超聲波在經過狹縫雙板聲學裝置之後其頻譜中存在共振透射增強峰，由於該共振透射增強峰的頻點和幅度會隨著狹縫雙板聲學裝置中裝盛的待測流體的密度和聲速度的變化發生明顯偏移，因此通過計算該共振透射增強峰的頻點和幅度，即可得出待測流體的相應參數。試驗表明，相比於現有的聲學流體傳感器，本發明提供的聲學流體傳感器具有更高的靈敏度和品質因子，尤其對於密度與聲速度變化相反的流體，該聲學流體傳感器具有較高的靈敏度。

具體實施時，狹縫雙板聲學裝置1可以有如下實施方式：

(1)基板的正面和背面可以是矩形、圓形、橢圓形或其他任意形狀。

(2)基板和凸條可以採用銅、鋁、鋼、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或玻璃等材料製作。

(3)若基板的端面抵接實驗容器6的內壁，這樣會將實驗容器6的內部空間隔斷成兩部分，以保證超聲波發射裝置發射的所有超聲波都是經過狹縫雙板聲學裝置1之後才被超聲波接收裝置接收到的。

若基板的端面沒有抵接實驗容器6的內壁，則超聲波發射裝置發射的一部分超聲波就可能直接到達超聲波接收裝置，而沒有經過狹縫雙板聲學裝置1，這種情況下，可以通過設置超聲波接收裝置的接收頻率來屏蔽掉這部分超聲波。

(4)凸條的截面可以是三角形、矩形、菱形、半圓形或其他多邊形。

(5)凸條可以是直線形，也可以是曲線形，只需確保凸條的間距相等。

(6)凸條可以是以水平、豎直或傾斜的方向設置於基板上，只需確保凸條的間距相等。

(7)兩個基板之間的狹縫空間可以是封閉的，也可以是不封閉的。

當狹縫空間封閉時(例如兩個基板的周緣連接)，待測流體/標準流體與環境流體之間是隔離的，選用環境流體時，無需考慮待測流體/標準流體與環境流體之間因接觸而產生的化學反應。

當狹縫空間不封閉時，待測流體/標準流體與環境流體之間雖然不是隔離的，但由於狹縫雙板聲學裝置1的尺寸較小，存在毛細現象，所選用的環境流體只需保證不會與待測流體/標準流體因接觸而產生化學反應即可。

示例性方法

圖1所示的聲學流體傳感器中，超聲波的頻率、狹縫雙板聲學裝置1的材質和結構尺寸、以及狹縫空間中所裝盛的流體的參數，是影響兩個基板能否形成非洩露A0模式Lamb波並在狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域聲場的關鍵因素，為了使得聲學流體傳感器實現檢測目的，需要綜合考慮所使用的超聲波的頻率、狹縫空間中所裝盛的流體的參數，來設計狹縫雙板聲學裝置1的材質和結構尺寸。

其中，如圖2所示為狹縫雙板聲學裝置1的一些參數：基板的厚度h，狹縫的間距w，以及凸條的間距p、高度Sh和寬度Sw。此外，狹縫雙板聲學裝置1還具有如下參數：基板的密度ρ2、縱波聲速cL2和橫波聲速cT2。

本發明提供圖1所示的聲學流體傳感器的製作方法，該方法至少包括如下製作狹縫雙板聲學裝置1的步驟：

步驟S1，設定聲學流體傳感器的工作頻率。

該步驟的目的是預先擬定聲學流體傳感器的工作頻率，根據前述介紹，當超聲波的頻率是聲學流體傳感器的工作頻率時，狹縫雙板聲學裝置1的兩個基板的非洩露A0模式Lamb波能夠在狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域聲場，該超聲波經過狹縫雙板聲學裝置1的狹縫空間之後其頻譜中就會出現共振透射增強峰。

具體實施時，該步驟可以設定一個頻率範圍，凡是在該頻率範圍中的頻率均屬於聲學流體傳感器的工作頻率。

步驟S2，設定若干標準流體，並確定每種標準流體的其密度和聲速。

該步驟的目的是預先擬定聲學流體傳感器的適用對象，根據前述介紹，待測流體的參數是通過將狹縫雙板聲學裝置1中裝盛待測流體時所確定的共振透射增強峰的頻點和幅度與裝盛各種標準流體時所確定的共振透射增強峰的頻點和幅度進行比對來確定的，因此，該聲學流體傳感器的適用對象即為所有標準流體。

步驟S3，根據所述聲學流體傳感器的工作頻率，以及每種標準流體的密度和聲速，確定所述聲學流體傳感器的狹縫雙板聲學裝置1的如下各項參數：基板的密度ρ2、縱波聲速cL2、橫波聲速cT2和厚度h，狹縫的間距w，以及凸條的間距p、高度Sh和寬度Sw。

步驟S4，根據上述各項參數製作狹縫雙板聲學裝置1。

其中，步驟S3進一步可以包括如下步驟：

步驟S31，提供若干基板型號，每個基板型號包括一密度數據、一縱波聲速數據、一橫波聲速數據和一厚度數據，計算按照每個基板型號製作的基板在每種標準流體中的A0模式色散曲線，並根據計算出的A0模式色散曲線，確定按照每個基板型號製作的基板在每種標準流體中產生非洩露A0模式Lamb波的最大頻率。

具體實施時，該步驟可以採用如下公式計算按照密度數據為ρ2、縱波聲速數據為cL2、橫波聲速數據為cT2、厚度數據為h的基板型號製作的基板在標準流體中的A0模式色散曲線：

Ψt-Ψ0＝0

k＝ω/c

kL2＝ω/cL2

kT2＝ω/cT2

kL1＝ω/cL1

其中，ω是聲學傳感器的工作頻率，c是A0模式的聲速，k為A0模式的波矢，cL1為標準流體的聲速，cL2和cT2分別為基板的縱波聲速和橫波聲速，ρ1為標準流體的密度，ρ2為基板的密度，h為基板的厚度。

步驟S32，將按照每個基板型號製作的基板在每種標準流體中產生非洩露A0模式Lamb波的最大頻率，與所述聲學流體傳感器的工作頻率的最大值進行比較，並根據比較結果確定符合標準的基板型號，其中，按照符合標準的基板型號製作的基板在所有標準流體中產生非洩露A0模式Lamb波的最大頻率均大於或等於所述聲學流體傳感器的工作頻率的最大值。

如圖3所示，(a)為厚度h＝0.17p的玻璃基板在水中的色散曲線，橫坐標波矢k為凸條間距周期p的倒數的2π倍，縱坐標ω表示聲學流體傳感器的工作頻率，cL1表示水的聲速。在該色散曲線中，玻璃板的A0模式與水線的交點處的截止頻率即為產生非洩露A0模式Lamb波的最大頻率，超聲波的頻率只有在小於或等於該截止頻率時，狹縫雙板聲學裝置1的每個基板才能夠產生非洩露A0模式Lamb波，因此，如果該截止頻率大於或等於該聲學流體傳感器的工作頻率的最大值(即步驟S21所設定的頻率範圍的較大的邊界值)，則該基板的密度、縱波聲速、橫波聲速和厚度符合要求。

步驟S33，分別將符合標準的基板型號所包括的密度數據、縱波聲速數據、橫波聲速數據和厚度數據，確定為所述基板的密度ρ2、縱波聲速cL2、橫波聲速cT2和厚度h。

步驟S34，根據基板的密度ρ2、縱波聲速cL2、橫波聲速cT2和厚度h，以及該聲學流體傳感器的工作頻率，確定狹縫雙板聲學裝置1中兩個基板的背面之間的狹縫的間距w。

具體的，該步驟是計算當狹縫雙板聲學裝置1的兩個基板在每種標準流體中產生的非洩露A0模式Lamb波在所述狹縫空間中共振耦合形成對稱模式的色散曲線時，所需的狹縫的間距w。

具體實施時，該步驟可以採用如下方程計算狹縫的間距w：

(Ψt-Ψ0)[Ψctanh(σL1w/2)-Ψ0]-(Ψc-Ψ0)[-Ψttanh(σL1w/2)+Ψ0]＝0

如圖3中，(b)、(c)、(d)分別表示厚度h＝0.17p的兩個玻璃板間隔不同的狹縫間距w時在水中的色散曲線，其中，(b)為狹縫間距w和凸條間距p之間為w＝0.05p時的色散曲線，(c)為狹縫間距w和凸條間距p之間為w＝0.1p時的色散曲線，(d)為狹縫間距w和凸條間距p之間為w＝10p時的色散曲線，其中，曲線S表示狹縫雙板聲學裝置1的兩個基板產生的非洩露A0模式Lamb波在狹縫中共振耦合形成的對稱模式。通過對比圖3的(b)、(c)、(d)可知，聲學流體傳感器的靈敏度越高，工作頻率越低，所需的狹縫間距w越小。

另外，狹縫間距w越小，狹縫空間的體積也越小，可檢測的待測流體的體積也越小，加工難度也會越大。

步驟S35，根據狹縫間距w，以及該聲學流體傳感器的工作頻率，確定凸條的間距p。

通過對比圖3的(b)、(c)、(d)可知，聲學流體傳感器的工作頻率越低，所需的凸條間距p越大。

步驟S36，根據該聲學流體傳感器的工作頻率，確定凸條的高度Sh和寬度Sw。

凸條作為微擾結構，凸條的高度Sh和寬度Sw會影響穿過狹縫雙板聲學裝置1的超聲波頻譜中共振透射增強峰的頻點。具體的，凸條的高度Sh和寬度Sw越大，對該聲學流體傳感器的工作頻率的擾動越大。具體實施時，可以通過精細調整獲得理想的凸條尺寸。

除了以上製作狹縫雙板聲學裝置1的步驟以外，聲學流體傳感器的製作方法還包括如下步驟：

步驟S5，提供超聲波發射裝置2、超聲波接收裝置3和計算處理裝置4。

其中，該步驟需要根據已經設定的聲學流體傳感器的工作頻率，選擇超聲波發射裝置2和超聲波接收裝置3。

具體實施時，可根據步驟S1設定的頻率範圍，選擇能夠發射和接收該頻率範圍的超聲波的超聲波發射裝置2和超聲波接收裝置3。這樣，超聲波發射裝置2所發射的超聲波可激勵狹縫雙板聲學裝置1中的兩個基板形成非洩露A0模式Lamb波並在所述狹縫空間中共振耦合形成對稱強局域模式。

該步驟所提供的計算處理裝置4應具備如下功能：通過計算經過所述狹縫雙板聲學裝置1之後的超聲波的頻譜，確定該頻譜中共振透射增強峰的頻點和幅度，並通過將所述狹縫雙板聲學裝置1中裝盛待測流體時所確定的共振透射增強峰的頻點和幅度與所述狹縫雙板聲學裝置1中裝盛標準流體時所確定的共振透射增強峰的頻點和幅度進行比對，確定待測流體的參數。

步驟S6，將狹縫雙板聲學裝置1浸沒於環境流體5中，並將所述狹縫雙板聲學裝置1設置於超聲波發射裝置2和超聲波接收裝置3之間。

步驟S7，令計算處理裝置4分別連接超聲波發射裝置2和超聲波接收裝置3。

實施例一

本實施例提供聲學流體傳感器的一種具體實施例。

圖4為該聲學流體傳感器的三維立體示意圖，圖5為該聲學流體傳感器的俯視圖。

如圖4、圖5所示，該聲學流體傳感器包括：實驗容器100、超聲波發射裝置、狹縫雙板聲學裝置300、超聲波接收裝置、計算處理裝置500。

超聲波發射裝置包括信號發生器201、功率放大器202和超聲波發射探頭203。

超聲波接收裝置包括超聲波接收探頭401和模數轉換電路402。

狹縫雙板聲學裝置300包括兩個具有相同結構的基板301。基板301的形狀為長方形，正面設置有平行且間隔相等距離的若干凸條302。兩個基板301的背面平行且間隔一狹縫，周緣通過密封條相連接，密封條上開設有用於注入待測流體/標準流體的入口303和用於排出待測流體/標準流體的出口304。

實驗容器100為長方體型，超聲波發射探頭203和超聲波接收探頭401分別裝設於實驗容器100相對的兩個側壁上。

狹縫雙板聲學裝置300設置於超聲波發射探頭203和超聲波接收探頭401之間。

實驗容器100的另外兩個相對的側壁上設置有用於固定狹縫雙板聲學裝置300的卡槽。

實驗容器100裝盛用於浸沒狹縫雙板聲學裝置300的環境流體，例如水。

利用本實施例提供的聲學流體傳感器對流體進行檢測的工作過程及原理如下：

步驟1，準備若干已知成分、密度、粘度、摩爾濃度等參數的標準流體。

步驟2，將標準流體注入狹縫雙板聲學裝置300中，開啟超聲波發射裝置、超聲波接收裝置和計算處理裝置500。

步驟3，超聲波發射裝置中的信號發生器201生成脈衝信號，功率放大器202對脈衝信號放大後激勵超聲波發射探頭203產生超聲波。

步驟4，超聲波通過實驗容器100中的流體傳輸至狹縫雙板聲學裝置300，狹縫雙板聲學裝置300的兩個基板301產生非洩露A0模式Lamb波，並在狹縫空間中共振耦合形成對稱模式S，超聲波經過狹縫雙板聲學裝置300之後，被超聲波接收裝置的超聲波接收探頭401所接收，並由模數轉換電路402將超聲波模擬量轉換為電信號。

步驟5，計算處理裝置500將電信號從時域轉換至頻域，計算出經過狹縫雙板聲學裝置300之後的超聲波的頻譜，並確定該頻譜中共振透射增強峰的頻點和幅度。

步驟6，計算處理裝置500存儲每種標準流體對應的共振透射增強峰的頻點和幅度。

步驟7，關閉超聲波發射裝置、超聲波接收裝置和計算處理裝置500。

步驟8，將待測流體注入狹縫雙板聲學裝置300中，開啟超聲波發射裝置、超聲波接收裝置和計算處理裝置500。

步驟9，超聲波發射裝置中的信號發生器201生成脈衝信號，功率放大器202對脈衝信號放大後激勵超聲波發射探頭203產生超聲波。

步驟10，超聲波通過實驗容器100中的流體傳輸至狹縫雙板聲學裝置300，狹縫雙板聲學裝置300的兩個基板301產生非洩露A0模式Lamb波，並在狹縫空間中共振耦合形成對稱模式S，超聲波經過狹縫雙板聲學裝置300之後，被超聲波接收裝置的超聲波接收探頭401所接收，並由模數轉換電路402將超聲波模擬量轉換為電信號。

步驟11，計算處理裝置500將電信號從時域轉換至頻域，計算出經過狹縫雙板聲學裝置300之後的超聲波的頻譜，並確定該頻譜中共振透射增強峰的頻點和幅度。

步驟12，計算處理裝置500將待測流體對應的共振透射增強峰的頻點和幅度，與已經存儲的各種標準流體對應的共振透射增強峰的頻點和幅度進行對比，將對比結果一致的標準流體的成分和參數確定為該待測流體的成分和參數。

由於步驟1-步驟7是用於獲取各種標準流體對應的共振透射增強峰的頻點和幅度，並將這些數據作為判斷標準，具體應用時，當獲得判斷標準後，就無需在每次對待測流體檢測之前都執行步驟1-步驟7了，隨著該聲學傳感器的使用，原來的判斷標準可能會出現判斷誤差，需要對其重新標定，此時可再次執行步驟1-步驟7獲得標定後的判斷標準。

下面具體舉例不同摩爾濃度的1-辛醇和三氯甲烷混合物在該聲學傳感器中的聲學特徵。其中狹縫雙板聲學裝置幾何參量如下：p＝1mm,h＝0.17mm,sh＝sw＝0.13mm,w＝0.1mm。雙板材料為玻璃，雙板外側環境流體為水，雙板之間狹縫中為待測流體1-辛醇和三氯甲烷混合物。圖6為待測流體是摩爾濃度為0.17三氯甲烷和1-辛醇混合物的透射譜，從圖6中可以看出在頻率為0.80295MHz處有一個共振透射峰，其品質因子Q＝f/Δf高達4091。圖7五角星為待測流體為不同摩爾濃度三氯甲烷與相應透射峰的共振頻率變化關係，從圖7中可以看出當摩爾濃度從0變化至1，其共振頻率從0.8226MHz變化至0.6629MHz，圖7內小圖表示不同摩爾濃度三氯甲烷密度和聲速，可以看出隨著三氯甲烷摩爾濃度增大，其密度和聲速變化方向相反。為了進一步探究該聲學傳感器的性能，我們研究了三種假想流體的共振頻率隨摩爾濃度的變化。這三種流體分別為：流體1：密度為保持為0.822g/cm3，聲速隨摩爾濃度變化與三氯甲烷隨摩爾濃度變化一致；流體2：聲速保持為1.348km/s，密度隨摩爾濃度變化與三氯甲烷隨摩爾濃度變化一致；流體3：密度隨摩爾濃度變化與三氯甲烷隨摩爾濃度變化一致，聲速隨摩爾濃度變化與三氯甲烷隨摩爾濃度變化相反。圖7分別展示了不同摩爾濃度的流體1，流體2，流體3與相應透射峰的共振頻率變化關係，從圖7中可以看出不同摩爾濃度三氯甲烷的共振頻率偏移最大。因此該系統具有較高的靈敏度和品質因子，且對密度與聲速度變化趨勢相反的流體比較敏感。

應當注意，儘管在上文詳細描述中提及了超聲波發射裝置、超聲波接收裝置、計算處理裝置的若干子裝置，但是這種劃分僅僅並非強制性的。實際上，根據本發明的實施方式，上文描述的兩個或更多子裝置的特徵和功能可以在一個子裝置中具體化。反之，上文描述的一個子裝置的特徵和功能可以進一步劃分為由多個子裝置來具體化。

此外，儘管在說明書中以特定順序描述了本發明方法的操作，但是，這並非要求或者暗示必須按照該特定順序來執行這些操作，或是必須執行全部所示的操作才能實現期望的結果。附加地或備選地，可以省略某些步驟，將多個步驟合併為一個步驟執行，和/或將一個步驟分解為多個步驟執行。

雖然已經參考若干具體實施方式描述了本發明的精神和原理，但是應該理解，本發明並不限於所公開的具體實施方式，對各方面的劃分也不意味著這些方面中的特徵不能組合以進行受益，這種劃分僅是為了表述的方便。本發明旨在涵蓋所附權利要求的精神和範圍內所包括的各種修改和等同布置。