应用于无线传感器的声表面波反射型延迟线的耦合模分析

基于耦合模理论对一种应用于无线传感器的声表面波(SAW)反射型延迟线的性能进行了优化模拟分析。结合混合等效电路模型推导出评价这种器件性能的时域反射系数S_(11)。典型的SAW反射型延迟线包含置于压电基片之上的一个换能器与沿声波传播方向设置的多个反射器。讨论了器件性能的各种结构性影响因素如换能器结构以及反射器类型等,并以此获得优化的器件设计参数。在理论优化分析的基础上,以41°YX LiNbO_3为压电基片,结合铝电极试验制作了采用单向单相换能器(SPUDT)与3个短路栅反射器的440 MHz SAW反射型延迟线器件,并与理论分析结果予以对比与评价分析。

超声马达振动片的理论与设计

本文从理论上分析了模式转换型超声马达振动片的振动理论，振动片顶端力的关系；推导出了振动片的弯曲振动对瞬态摩擦力的响应；讨论了振动片的频率漂移及其宽度和转子直径之间关系等问题，并给出了该振动片的具体设计方法。

声表面波在厚金属栅阵中的耦合模参数

提出了一种研究声表面波在压电晶体厚金属栅阵中传播特性的理论方法。将有限元和声表面波在周期栅阵中的变分原理分析方法相结合,在陈东培和H.A.Haus理论基础上、用有限元分析金属短路栅对声表面波传输特性的影响,将力学负载贡献的耦合模参数用有限元矩阵表示,使其适用于声表面波在厚金属或任意形状栅条中传输情况,给出了具体理论分析方法和相应的理论表达式。最后,具体研究了几种压电晶体上金、铝或银栅阵中声表面波的传输特性,通过数值计算给出了声表面波的耦合模参数。

SH型声表面波在栅阵中传播特性的变分原理研究

提出了一个研究SH型声表面波在金属短路栅中传播时频散特性的理论方法,即根据陈东培和H．A．Haus理论,利用压电晶体中的变分原理和SH型表面波COM模型分析了栅阵中SH型声表面波的传播特性。该方法的最大优点是不需要使用复杂的Green’s function,其理论分析结果与Hashimoto有限元程序运算结果相一致。Hashimoto的程序在计算ST-90°X石英等一些晶体切向上短路栅的频散关系时是无解的。而这个新方法能很好的计算这些晶体上短路栅的频散关系。

T形结构在位测量薄膜中残余张应力的理论研究

给出了考虑梁的轴向载荷情况下理论计算公式的推导过程 ,在变形较大时两种公式计算结果最大相差9.6 5 % .用 L PCVD技术制作了几种大小不同的 T形梁结构 ,给出了残余张应力与杨氏模量比值 .

一种计算声表面波在周期栅阵中传播特性的方法

Hashimoto有限元程序是日本Chiba大学研究人员从1973年开始、历时几十年用Fortran语言编写、计算声表面波在周期栅阵中传波特性的一个软件包。该程序能计算Rayleigh波、漏表面波、SH型表面波、表面横波等多种声表面波的传输特性,同时它能适用于一个周期内单根指条、两根指条和多根指条及声表面波在栅阵中斜入射的情况。该程序已在声表面波(SAW)研究人员中得到了广泛的应用。

基于声表面波反射延迟线无线传感器的理论分析与设计(英文)

给出了一个新的关于声表面波反射延迟线理论分析方法,基于波动方程和Chen-Haus理论、利用变分方法研究了压电基底上金属短路栅阵中声表面波传输特性,得到其精确反射系数.之后,实验研制了一个用41°YXLiNbO3、单相单向换能器和三个短路反射栅构成的434MHz声表面波反射延迟线,测量值与理论分析基本一致,器件具有尖锐反射峰、高信噪比等特性.

不同晶体对称类的栅条反射系数的理论与实验研究

对四方4／mmm、六角6／mmm和三角3m等晶体栅条反射系数进行了详细理论分析,给出具体的数学表达式,不同于已有的立方m3m栅条反射系数理论计算公式。根据理论分析结果给出112°旋转X切Y传LiTaO3基片上的铝短路反射栅和沟槽的反射系数。用实验方法研究了112°LiTaO3基片上的沟槽填铝短路反射的反射特性,得到了内反射为零的条件。证明了在112°LiTaO3基片上可用沟槽填铝单指结构实现无内反射的结论。将上述结果应用于单指无内反射滤波器的研制,得到了中心频率255 MHz、带宽约10 MHz、带内畸变小于0.4 dB的带通滤波器。

模式转换型超声马达的研究

报道研制的一种模式转换型超声马达．给出该超声马达驱动力和弯曲振动对瞬态摩擦力响应的表达式；讨论了装配角与初位相和驱动力之间的关系；最后测量了该马达的转速．结果表明，该马达具有结构简单、转速低等优点．

64°YX-LiNbO_3基片上铜短路金属栅的色散特性

利用离散Green函数和有限元等方法对在64°YX-LiNbO3基片上铜短路金属栅阵中漏表面波的传播特性进行了理论研究。给出了不同厚度铜栅条引起的声表面波的色散关系和Coupling-of-Modes耦合模(COM)参数,对其色散特性进行了分析。为研制相应的声表面波器件提供理论支持。

SAW在短路金属栅中传播时的衰减特性

以Hashimoto理论分析为基础,波速由栅条导纳的极点确定,给出了波数色散关系的确定方法。以36°YX-LiTaO3为算例,得到膜厚为不同值时的波数色散关系,说明其金属短路栅的机械反射和电反射是同相位的,且衰减随膜厚的增大而增大。

36°YX-LiTaO_3基片短路栅中SH波的COM参数

提出了一个研究36°YX-LiTaO3基片短路金属栅中SH型声表面波在金属短路栅中传播时频散特性的理论方法,即根据陈东培和H.A.Haus理论,利用压电晶体中的变分原理和SH型表面波COM模型分析了栅阵中SH型声表面波的传播特性。该方法不需使用复杂的Green′s function,其理论分析结果与Hashimoto有限元程序运算结果一致。这为压电晶体基片中SH型声表面波在金属短路栅阵中传播特性的研究开辟了一条新的途径。

求解厚金属栅力学负载贡献反射系数的有限元方法

利用Poynting定理,将有限元方法引入陈东培和Haus理论中,使栅电极区的二维积分转化为平面有限元问题,并仍采用二维积分方法分析基片区声表面波的传播,给出了具体分析过程及其力学负载贡献反射系数的理论计算公式.从而使陈东培和Haus理论能够分析声表面波在任意形状栅电极和厚电极中的传播特性.

三角3m晶体等栅条反射系数的研究

SAW滤波器的反射栅条主要由晶体对称类型为立方3m、四方4／mmm、六角6／mmm和三角3m等几种。立方m3m栅条反射系数已有具体的计算公式,由于晶体材料特性不同,该公式不适用于四方4／mmm,六角6／mmm和三角3m等栅条反射系数的计算。文章对四方4／mmm,六角6／mmm和三角3m等栅条反射系数进行了详细理论推导,给出其具体的数学表达式。最后数值计算了几种栅条的反射系数。

各向同性晶体栅阵反射系数的二维理论分析

声表面波器件是一个有限弹性体而不是半无限体,依据王骥提出的有限弹性体中的声表面波传输理论,分析声表面波器件周期栅阵对声表面波的反射,假定晶体是各向同性的,结合声表面波在周期栅中传播特性的变分原理,用有限弹性体中二维理论的振动位移推导力学负载效应引起的反射系数,求解短路栅阵质量负载的反射系数。通过数值计算得到了玻璃基片不同长度下铝指条的反射系数。发现当基片长度与声波波长之比是奇数倍时,反射系数为正,但绝对值较小;当基片长度与声波波长之比是偶数倍时,反射系数为负,但绝对值较大。这说明要得到较大的反射系数,基片长度应当是声波波长的偶数倍。

变分原理确定三角3m晶体等栅条的反射系数

SAW滤波器的反射栅条主要有晶体对称类型为立方m3m、四方4/mmm、六角6/mmm和三角3m等几种。立方m3m栅条反射系数已有具体的计算公式,由于晶体材料特性不同,该公式不适用于四方4/mmm,六角6/mmm和三角3m等栅条反射系数的计算。文章对四方4/mmm,六角6/mmm和三角3m等栅条反射系数进行了详细理论推导,给出其具体的数学表达式,发展了耦合模理论。最后数值计算了几种栅条的反射系数。

单指无内反射叉指换能器和滤波器的研制

用实验方法研究了Y12 8°LiNbO3 基片上的沟槽填铝短路反射的反射特性,得到了内反射为零的条件。证明了在Y12 8°LiNbO3 基片上可用沟槽填铝单指结构实现无内反射的结论。将上述结果应用于单指无内反射滤波器的研制,得到了中心频率16 0MHz、带宽约10MHz、带内畸变小于0

锥变截面管形超声振动系统的设计

设计了一种锥变截面管形超声振动系统,振动系统由夹心式压电换能器和锥形变截面金属圆管组成。推导了锥变截面管形超声振动系统的等效电路和谐振/反谐振频率方程。利用等效电路法、有限元法对锥变截面管形超声振动系统进行了分析设计并制作了相应的实验样品。研究结果表明,锥形变截面管的等效电路为一种新型的非互易二端口等效网络;锥变截面管形超声振动系统具有较好的频率隔离性、较大的位移振幅和均匀的振动位移输出。该超声振动系统可望在超声连续缝焊、环形部件的超声切割和超声钻孔等领域获得应用。

基于遗传算法的抽指加权叉指换能器进化设计

提出了极性抽指加权叉指换能器设计的新方法,克服了传统设计方法的繁杂性。将极性抽指加权叉指换能器作为染色体,通过独特的(-1,1)的二值编码,以目标频率响应曲线和待进化的叉指换能器频率响应曲线在考虑的频率范围内的1601个采样点的误差值为进化目标,对种群中的染色体进行选择、交叉和变异等遗传操作,自动进化出符合目标要求的极性抽指加权叉指换能器极性加权状况。进化实验结果表明,应用本文提出的进化方法设计出的极性抽指加权叉指换能器的频响曲线与目标频响曲线基本重合,达到设计要求,进化设计方法效率高,实用性强。

各向同性晶体栅阵反射系数的二维理论分析

声表面波器件是一个有限弹性体而不是半无限体,依据有限弹性体中的声表面波传输理论,分析声表面波器件周期栅阵对声表面的反射.假定晶体是各向同性的,结合声表面波在周期栅中传播特性的变分原理,用有限弹性体中二维理论的振动位移推导力学负载效应引起的反射系数,求解短路栅阵质量负载的反射系数.通过数值计算得到了玻璃基片不同长度下铝指条的反射系数.发现当基片长度与声波波长之比是奇数倍时,反射系数为正,但绝对值较小;当基片长度与声波波长之比是偶数倍时,反射系数为负,但绝对值较大.这说明要得到较大的反射系数,基片长度应当是声波波长的偶数倍.