粘度是直接反映液体特性的重要参数,在医学、石油、化工、纺织等行业应用非常广泛。本文分析了测量液体粘度传统方法的原理并指出其不足,并提出利用石英晶体微天平系统检测液体粘度的方法。石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)是一种新型传感器技术。传统的QCM是厚度场激励模式,电极位于石英晶体的两侧,在液相中工作时被测液体会对电极造成一定的腐蚀。而横向场激励模式的QCM的电极位于石英晶体的同一侧,工作时不与被测液体直接接触,从而延长了QCM的使用寿命。首先详细阐述了石英晶体的物理特性与基本工作原理。QCM质量效应解释QCM检测微小质量的原理,即Sauerbrey方程;在液相中工作时,QCM谐振频率还会受被测液体粘度与密度的影响,即Kanazawa-Gordon方程。结合Sauerbrey与Kanazawa-Gordon方程,确定利用双谐振器检测粘度液体的可行性。本文设计了一种双谐振器结构(QCM-A和QCM-B)用来检测液体粘度,其中QCM-A与QCM-B的电极结构相同,感应层面不同,QCM-A感应面是光滑的,而QCM-B感应面上刻有微槽。关于QCM-B上微槽的大小设计,本文采用有限元ANSYS Workbench软件和Workbench Acoustic Extension声学插件对QCM-B进行理论仿真。针对不同微槽大小的QCM-B,计算QCM-B在空气中和粘度液体中的谐振频率,优化设计QCM-B上的微槽尺寸。结合有限元计算结果和MEMS微加工技术完成芯片的工艺制作。考虑到双谐振器的实际应用,设计了结构简单、便于拆卸、可重复利用的三层流通池结构,用于装载双谐振器芯片。利用本文设计的双谐振器进行粘度液体的测试,根据实验数据对比分析,获得双谐振器检测液体粘度的灵敏度与QCM-B上微槽尺寸关系,并验证了基于双谐振器检测液体粘度的准确性。