聲表面波技術(shù)-在線瀏覽
2025-04-16 18:56本頁(yè)面
【正文】 所應(yīng)用的絕大部分是瑞利波，它具有特點(diǎn)： ①非色散波，即波速與頻率無(wú)關(guān)； ②質(zhì)點(diǎn)作橢圓偏振，偏振平面不一定在弧矢平面內(nèi)，橢圓的主軸也不一定與傳播方向或表面法線平行； ③質(zhì)點(diǎn)通常有三個(gè)位移分量，并隨深度方向呈衰減振蕩，能量幾乎集中在 1~2個(gè)波長(zhǎng)的深度范圍內(nèi)； ④波的相速度依賴于晶體的切向和波的傳播方向，除沿純模方向外，能流方向一般也不平行于傳播方向。隨著電子學(xué)、聲學(xué)、微平面工藝的飛速發(fā)展，SAW技術(shù)的發(fā)展也越來(lái)越迅速，目前已成為電子、超聲領(lǐng)域最為活躍的學(xué)科分支之一。 15 目前使用的 SAW基片材料主要有： 壓電單晶 ：石英（ SiO2）、鈮酸鋰 (LiNbO3)、鉭酸鋰（ LiTaO3）、鈮酸鉀（ KNbO3）等，重復(fù)性好、可靠性高、傳播損耗小 ，一般它們是各向異性材料 ，難以同時(shí)滿足機(jī)電耦合系數(shù)高，而溫度系數(shù)又要小的要求； 壓電陶瓷 ：機(jī)電耦合系數(shù)最大 ，一致性差 ，工作頻率受到多晶晶粒大小和晶粒間界狀況、內(nèi)部氣孔大小的限制，一般只適宜作低頻器件。 24400Eijk l l j ij k k ij k jsik l l i k ik k ic n n v A e n n Ae n n A n n A???? ?? ? ? ?????????19 4. 聲表面波特性的理論分析 聲表面波特性的理論分析就是根據(jù)給定的材料常數(shù)（包括彈性常數(shù)、壓電常數(shù)、介電常數(shù)、密度、熱膨脹系數(shù)及其相應(yīng)的一階和二階溫度系數(shù)常數(shù)）按 Christofel方程和邊界條件來(lái)計(jì)算某個(gè)切向條件下的聲表面波速度 (包括自由化表面和金屬化表面 )、機(jī)電耦合系數(shù)（ K2）、能流角（ PFA）、延時(shí)溫度系數(shù)（ TCD）等特性參數(shù)，這是進(jìn)行 SAW器件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。 21 結(jié)構(gòu)型式 SAW傳感器一般采用振蕩器電路形式，其中 SAW振蕩器是傳感器的核心。 移相器 匹配網(wǎng)絡(luò) SAW振蕩器 放大器 匹配網(wǎng)絡(luò) 聲表面波振蕩電路 Schematic of SAW oscillator circuit 22 SAW振蕩器通常有延遲型（ SAWD）和諧振型（ SAWR）兩種結(jié)構(gòu) . SAWD由兩個(gè)叉指換能器（ IDT）的中心距決定相位反饋，由 IDT的選頻作用和反饋放大器產(chǎn)生固定頻率的振蕩。對(duì)于叉指間隔和反射柵指條間隔均勻分布的 SAWR，諧振型振蕩器的振蕩頻率為： 2 Pvvfl??? SAWR器件的品質(zhì)因數(shù) Q值高、插損小，由于 Q值是決定振蕩器頻率穩(wěn)定性的重要參數(shù)之一，因此這種高Q值諧振器結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高 SAW傳感器靈敏度和分辨率。通過(guò)振蕩電路檢測(cè)出振蕩頻率的變化就可以建立起頻率偏移與待測(cè)量之間的關(guān)系。 25 無(wú)源遙測(cè)是 SAW傳感器的一大優(yōu)勢(shì)，從結(jié)構(gòu)上看，無(wú)線 SAW傳感器也可分為延遲型和諧振型兩種，但工作原理不同于一般的SAW傳感器，以延遲型為 天 線 壓 電 基 片I D T 反 射 柵吸 聲 材 料例，傳感器由壓電基片、叉指換能器、反射柵及讀寫(xiě)器（高頻激勵(lì) ∕接收裝置）組成。聲表面波經(jīng)過(guò)一段延遲后由反射柵反射回來(lái)，再通過(guò) IDT將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁波信號(hào)，并經(jīng)天線發(fā)射出去，再由讀寫(xiě)器接收處理。在實(shí)際測(cè)量中，由于時(shí)延值非常小，常采用測(cè)量相位的方法來(lái)代替對(duì)時(shí)延的測(cè)量 27 如果相應(yīng)位置上的反射柵被布置或抽取，則該位置上的脈沖可表示編碼“ 1”或“ 0”，相同結(jié)構(gòu)的器件就變成了用于目標(biāo)辨識(shí)的 SAW標(biāo)簽（ IDTag）。 28 SAW傳感器信號(hào)檢測(cè) 壓力信號(hào) SAW振蕩器 1 SAW振蕩器 2 低通濾波器 放 大 器 頻率測(cè)量 微處理器
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