浮动电极型单向声表面波驱动器的设计与制造(英文)

考虑声表面波驱动器直接驱动工作物体,能量损失小,传动误差小,且尺寸小,噪声低,抗电磁干扰等特点,基于MEMS技术并采用在Li NbO3基底上加工微型电极的方式制作了一种声表面波微驱动器。为了更加有效地控制驱动方向,提出了一种新型叉指结构,即浮动电极型单向换能器,然后利用ANSYS软件,对声表面波换能器进行了优化设计和分析,制作出了孔径尺寸为5mm,电极厚度为0.8μm,指宽为6.7μm,周期为80μm的浮动电极型单向换能器。该声表面波驱动器比以往的驱动器具有更高的谐振频率(接近50MHz)和更有效的方向可控性,从而有助于微光学控制系统的进一步微型化和可控化。

基于声表面波驱动器的液体单方向驱动

设计了一种浮动电极型单向换能器(FEUDT)结构,用于激发单向声表面波(SAW),从而实现液体的单向驱动。通过对FEUDT结构模型的阻抗分析与SAW传播分析,获得了SAW驱动器的谐振频率、最佳驱动频率和最优指条宽度。利用剥离工艺,在128°旋转Y切向X方向传播的铌酸锂基板上,制作了周期为80μm、指条对数为40对、指条金属层厚度为1μm、指条宽度为7.3μm的FEUDT型SAW驱动器。搭建了SAW驱动器的驱动系统,实现了液体在器件表面上单向驱动。实验结果表明:FEUDT型SAW驱动器在驱动功率为4 W、驱动频率为48.8 MHz的电信号激励下,液滴在SAW驱动器表面上的驱动速度可达50 mm/s;在驱动功率为6.2 W、驱动频率为48.8 MHz的电信号激励下,液体在微流道中的驱动速度约为20 mm/s。

瑞利型SAW气体传感器的设计与分析

文章利用有限元软件设计了两种声表面波(SAW)气体传感器,证实了双向叉指换能器(IDT)和浮动电极单向换能器(FEUDT)结构激励的SAW是瑞利波;用聚异丁烯(PIB)作为敏感膜材料,对两种传感器吸收二氯甲烷(DCM)的灵敏度进行比较,发现具有FEUDT结构的SAW气体传感器灵敏度较高。

声表面波气体传感器叉指换能器的结构优化

为降低声表面波气体传感器在传播声波时所产生的插入损耗,分析了常规高损耗型双向叉指换能器的结构形状,设计了一种低损耗型浮动电极单向换能器的结构,采用COMSOL有限元软件建立双向和单向叉指换能器的仿真模型,通过添加固体力学和静电物理场,对比分析两种结构输出端的插损。结果表明:双向叉指换能器两个输出端产生的插损十分接近,说明声波具有双向性传播,未能起到降低插损的作用;浮动电极单向换能器每个周期6个不同电极的的特殊设计,使其具有单向传播性,可以降低声表面波气体传感器4 dB的插入损耗,提高了传感器的敏感特性。