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传感器研究对于人类认识、理解自然、发展科学、促使人类社会进步等方面有着重要意义。其中检测质量微小变化的传感器在很多领域都有着十分重要的作用，例如气敏传感器中对痕量气体分子的检测、生物医学中检测单个细胞的质量变化情况推断该部位健康情况等。而检测质量变化的手段，即换能器主要有谐振式微悬臂梁、FBAR滤波器（Film Bulk Acoustic Resonator）、石英晶体天平QCM（Quartz Crystal Microbalance），其对比如表1所示。
MEMS传感器是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域,经过多年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一，具有广阔的应用前景。MEMS技术的构想早在1959年由物理学博士Feynman在全美物理学年会上首次提出。其中最为经典的一个结构便是微悬臂梁，其长度多在100~1000 μm，由固定端和自由端组成。谐振式微悬臂梁是指基于MEMS技术设计和加工出的微型悬臂梁结构的谐振元件。伴随着MEMS技术的发展，谐振式微悬臂梁传感器也取得了快速的发展。目前为止，凭借着MEMS技术特有的“轻、小、省、灵”的特点，谐振式微悬臂梁传感器作为一种可感知痕量质量变化的传感器也在各个领域大放异彩，不管是生物医学上对蛋白质、DNA和RNA的测试，亦或是针对于环境中气体成分的检测，谐振式微悬臂梁传感器都发挥着重要的作用。通常使用该元件时会利用压电激励、电热激励、磁激励等激励方式使其发生谐振，谐振式微悬臂梁在检测到其自由端质量变化后，会极为敏感地产生谐振频率的变化。谐振式微悬臂梁具有制造成本低廉、工艺简单、灵敏度高、易于和数字仪表装置集成等优点。因此，近年来谐振式悬臂梁传感器发展十分迅速，从图1中可以看出，自2003年起，相关研究工作逐年增加。基于该手段的温度、气体、黏度等类型的传感器得到广泛研究。由于谐振式微悬臂梁传感器具有的这种特性，也使其在传感器、工程学监控、环境分析、生物医学领域都有着极为广泛的应用。
谐振式传感器按照谐振元件可以划分为振弦式传感器、振筒式传感器、振梁式传感器和振膜式传感器。其中振梁式谐振微传感器发展较快，且受到广泛的关注。基于此，本文对近5~10年来振梁式谐振微悬臂梁传感器的研究与应用进展进行了总结。期望本文可以对该领域的发展与后续研究提供一定参考。
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作者信息：
田宽1，闫堉琦1，孙雨安1，廉中义1，陈滢2，许鹏程2
（1.郑州轻工业大学 材料与化学工程学院，河南 郑州 450002；
2.中国科学院上海微系统与信息技术研究所 传感技术国家重点实验室，上海 200050）
