矩形晶格结构对二维压电声子晶体带隙的影响

通过计算二维压电声子晶体透射系数,研究了矩形晶格结构对声子晶体带隙的影响。为得到声子晶体的透射系数,构建叉指换能器(IDT)中间放置声子晶体的器件模型,IDT作为激发和接收端,声子晶体作为传输通道。通过有限元软件计算出模型的电学参数,分别结合IDT的混合矩阵(P矩阵)和声子晶体的散射矩阵,推导和计算出声表面波的透射系数,并找出带隙范围。该文在128°-YX铌酸锂基片上制作IDT和矩形晶格以圆孔为散射体的声子晶体。通过调整矩形晶格中y方向上晶格常数,理论和实验上均得到了2个方向上的带隙变化。结果表明,随着y方向上晶格常数的增大,x方向上的带隙逐渐分为两段,y方向上的带隙逐渐缩小,使y方向上的带隙夹在x方向两段带隙间。实验结果与计算结果较吻合。     

考虑封装的SAW谐振式传感器仿真研究

针对小体积射频声表面波(SAW)传感器性能受封装影响大的问题,该文提出了耦合模(COM)模型与三维电磁分析结合的仿真方法。利用COM模型计算出芯片的单端口S参数;使用三维电磁场仿真软件HFSS对表面贴装的陶瓷封装结构进行建模,仿真计算出封装的S参数;对芯片及封装结构S参数在电路仿真软件ADS中进行结合,得出考虑封装的SAW谐振式传感器仿真结果。实验制作了工作在428.5 MHz的SAW单端谐振传感器,采用该文所述方法仿真的理论结果与实验测量结果更接近,验证了上述方法的可行性。     

声表面波射频标签的快速有限元/边界元分析

改进了漏波近似体波格林函数的快速有限元/边界元法,并应用该声表面波射频标签的分析.Peach提出漏波近似体波格林函数的理论但其方法需要经验公式计算漏波参数,该文提出了不需要经验公式的改进方法.该方法根据不同衰减的漏波在空间域不同分布的原理,在空间域格林函数中区分出各漏波的贡献,然后采用数学拟合提取出漏波参数,最后以128°YX-LiNbO3基片为例计算证实了该方法的有效性.采用改进的快速有限元/边界元分析一种声表面波射频标签器件,仿真与实验吻合证明了该方法的精确性.     

一种基于奇异值分解的SAW传感器频率估计算法

在声表面波(SAW)谐振式无线传感器的频率估计中,该文提出了一种奇异值分解(SVD)与快速傅里叶变换(FFT)相结合的频率估计算法。首先采用重复采样的方法对无线SAW谐振器回波信号进行提取,然后在FFT之前利用SVD法去除回波信号中的白噪声,最后通过高斯曲线拟合法对FFT算出的频率进行校正。运用该算法得到的频率均方误差为1.53×103,而直接用FFT算法均方误差为2.38×10~3,均方误差减小了55%。可见,利用该SVD与FFT相结合的频率估计算法在准确度、稳定性方面都有很大改善,且该算法操作简单,易于实现。     

声表面波应变传感器的温度补偿方法研究

针对声表面波(SAW)应变传感器在测量应变过程中易受温度干扰的问题,提出了一种温度补偿法。在原有SAW应变片的基础上增加补偿片,用于补偿温度变化引起的附加应变值。实验结果表明,在-20~100℃范围内,未经补偿的应变传感器由温度引起的附加应变量最高为600με,补偿后附加应变量最高为43με,温度干扰得到抑制,验证了该温度补偿法的可行性。     

高灵敏度硅酸镓镧声表面波压力传感器研究

为提高硅酸镓镧(LGS)声表面波(SAW)压力传感器的灵敏度,研究了一种采用点压式压力传递结构的SAW压力传感器。理论上采用压电微扰理论和有限元法结合,使用有限元法获得压力作用下LGS基片的应力、应变,并将该应力、应变量代入叠加偏载的电弹方程和一阶微扰方程,求得传感器的压力灵敏度。计算表明0~0.4 MPa压力范围内其归一化压力灵敏度为0.065×10-6/psi,与空腔结构LGS SAW压力传感器相比,该结构的灵敏度提高了约9倍。基于上述分析结构,制作了一种基于LGS(0°,138.5°,26.7°)的点压式压力传递结构的SAW传感器,实验结果和理论分析吻合。     

基于调制FFT的谐振式SAW传感器快速频率估计算法

针对高动态环境下的谐振式声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)传感器快速精确频率估计,提出一种基于调制快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的谐振式SAW传感器快速频率估计算法.对单次谐振式SAW传感器回波信号进行N点取样后进行调制FFT计算,获得回波信号频谱,然...