石英音叉应用现状与发展趋势 石英音叉适用于液体粘度[1]和液体密度[2]传感器。

而且作为传感器在液相介质中的应用从上世纪就开始有所研究，由于在液相介质中阻尼较大，石英晶体不易产生压电谐振，所以，尽管King等人在1972年提欲将低频振动下的石英晶体应用于液相介质检测，虽然得到了Richardson的理论支持，但在这段时间里，石英晶体传感器多应用于气相介质的检测，如1979年Nakazawa等人利用石英音叉频率温度系数，设计了出了适用于气相的高分辨率的石英音叉温度传感器[3]。

稍后，Nomura等又使得双面接触液体的晶体振荡成功，直到20世纪80年代日本的Nomura与美国的Konash、Bastiann才分别独立地采用晶体一面接触液体，并使其在液相中振荡，1991年，又通过电解质溶液施加交变电场，使得无电极的晶片在液相中开始振荡，Nomura之后的研究得出了液相介质密度、电导率与频率之间存在的关系，后来又发现晶体浸入有机溶剂中的频率变化主要是由溶剂的粘度、密度引起的，这为压电石英晶体液相介质传感器的研究奠定了基础[4]。

目前，用于测量液体物理特性参数的石英晶体传感器有三种 第一种为高频厚度剪切振动模式下的石英晶体谐振器，市面上可购买到厚度剪切模式石英晶体体谐振器的固有频率通常在1MHz到100MHz。

厚度剪切模式下的石英晶体以石英晶体微天平（QCM）的应用最为广泛[5]QCM利用晶体厚度剪切振动下晶体表面带动粘附于其上的薄层运动，传感器一面电极与液体接触，另一面与空气接触，通过外部交流信号对其进行激励，石英晶体产生厚度剪切振动，带动液体随其一起产生位移变化. 张剑锋等人利用石英晶体微天平传感器开发了一种新的油品粘度监测方法[6]发现传感器的频移值与润滑油粘度的平方根值有良好的线性关系。

姚守拙等人构建了石英晶体机电耦合模型，在该基础上研究得出了石英晶体在液相介质的粘度、密度及电导率等与其剪切谐振频率之间存在的关系，还归纳出了各种溶液条件下起主要作用的因数：对于有机溶剂，介电常数和电导率的影响可忽略；对于水和有机溶剂的混合液，电导率的影响可忽略；对于电解质水溶液，起主要作用的是溶液的电导率，他所提出的模型较为全面的描述了振荡的频移。

第二种为声表面波(SAW)型晶体传感器。

SAW是一种在弹性基体表面传播的弹性机械波，SAW中比较常见的有瑞利波、水平剪切波、拉姆波、表面横波和乐甫波等。

作为物质参数特性的检测，其检测原理是利用压电晶体作为其基体，在晶体上表面形成叉指换能器IDT，两个IDT组合成为一组SAW收发器，利用SAW振荡器反馈来检测其表面受力. 当用于液相介质检测时，通常采用曲线声板波FPW原理进行检测，液体作用于传感器表面的时候，引起传感器的响应主要包括三个方面：质量效应；液体的粘度、密度；液体的电特性[7]，由于声波在传播过程中动能密度、声阻抗和能量三个因素的某个改变导致波速、相位或者幅值的变化，可利用Auld的扰动理论得到频移、衰减和固体声阻抗关系，并通过二次计算得到液体的其物理参数，该方法一般用于测量液体的声特性。

第三种为低频机械弯曲振动模式下的石英音叉。