共线TE-TM模式转换器中的陀螺效应

简要介绍了声表面波(SAW)陀螺效应及TE-TM模式转换理论,提出了检测SAW陀螺效应的一种新方法.该方法的核心是通过模式耦合理论的作用,把SAW陀螺效应引起的器件轻微形变反应到器件耦合效率的变化中,通过检测特定偏振态的出射光强度进而推算出陀螺的转动角速度.讨论了检测SAW陀螺效应的实验方案,设计了检测系统,并推导出了陀螺效应的系统测量公式.     

声表面波陀螺效应声光检测技术研究

简要介绍声表面波(SAW)陀螺效应和布喇格声光互作用现象,提出了检测SAW陀螺效应的方法。该方法的核心是通过声光布喇格作用,把SAW陀螺效应引起的声速变化信息寄载到布喇格衍射光中,通过检测布喇格衍射角度推算出固体介质的旋转角速度。论述了SAW陀螺效应检测原理,初步设计了检测系统,推导了SAW陀螺效应检测系统的测量公式。     

声表面波陀螺仪研究进展

高精度的惯性导航系统是水下航行器顺利完成水下作业的关键之一,陀螺仪作为一种重要的惯性敏感元件,是构成惯性导航系统的基础核心器件。基于声表面波陀螺效应的新型陀螺仪具有优良的抗振能力、良好的可靠性与稳定性等特点而引起人们的浓厚兴趣,在大冲击等恶劣环境具有良好的应用前景。本文对声表面波陀螺仪的研究进展进行回顾,特别介绍了一种设置金属点阵的陀螺效应增强模式SAW陀螺仪。该结构由在同一压电晶体上反向设置的两个SAW传感器件构成,在其叉指换能器中间分布有金属点阵。结合层状介质中声波传输特性的研究方法对压电晶体及金属点阵参数对传感器响应特性的影响进行建模分析,设计并实验研制了工作频率为30MHz、80MHz及95MHz的SAW陀螺仪。实验结果表明,该结构陀螺仪实现了良好的温度补偿特性,并通过在SAW传播路径上合理设置的金属点阵,大幅提升了传感器的检测灵敏度。      

石英晶体上的声表面波陀螺效应

声表面波(SAW)传感器作为一种新型传感器具有许多突出的优点,其中以测量角速度为目的的SAW陀螺是其潜在应用之一。但目前对SAW陀螺的研究局限于试验研究和简单的理论分析。基于以上研究背景,以附加陀螺效应的各向异性压电介质波动方程为基础,定量分析了X切、Y切、Z切石英的SAW陀螺效应,确定了石英晶体X切(90°,90°,130°)、Y切(0°,90°,45°)、Z切(0°,0°,25°)等敏感切向,为SAW陀螺的进一步研究提供了理论指导。     

声表面波器件体波效应抑制理论研究

针对声表面波器件中体波效应的影响,介绍了叉指换能器激发声体波的机理。根据声体波在基片上的不同传播方式,提出了不同的抑制方法。对在基片表面传播的声体波,利用声体波与声表面波有不同的能量传播角改变接收叉指换能器的位置来抑制体波效应。对在基片体内传播的声体波,则根据其传播和反射原理确定接收叉指换能器的位置来抑制。结果对声表面波器件的设计和工作性能提高具有指导意义。     

弹性表面波陀螺

本文介绍弹性表面波陀螺的概况.和激光陀螺一样,弹性表面波陀螺的理论也是在赛格奈克理论基础上建立的.这类陀螺的灵敏度取决于1/λc(λ为波长;c为波速),由于表面波速比光速慢得多,就有可能得到比激光陀螺更高的灵敏度.表面波陀螺有几种基本结构形式,其中有一种利用无接触的电磁换能器的双向性,在旋转园柱体表面产生方向相反的两束表面波,使之形成驻波,由接收换能器接收.根据接收到的讯号可以测定频率及园柱体转速等数据.表面波陀螺比激光陀螺可能有更多的优点:如灵敏度高、体积小、重量轻、设计简单、加工容易及价格便宜等.     

一种新型的角速率传感器--声表面波陀螺

声表面波(SAW)器件具有无源、无线、微型、抗冲击力强，灵敏度高等优点。用它制作角速率传感器——SAW陀螺已成为研究热点。概述了SAW陀螺的应用及发展；着重分析了SAW陀螺两种结构模式的工作原理；指出SAW陀螺设计的关键是如何得到合适的参考振动速度，而使其省掉悬浮振动机构成为简单的单平面结构；提出了亟待研究解决的几个问题。     

激光冲击硬化层中激光声表面波的实验研究

激光冲击硬化通过在材料的近表面产生残余压应力来提高材料的表面硬度和抗疲劳寿命。材料近表面性质的变化能够导致在其中传播的声表面波发生色散。为了研究激光冲击硬化后金属Al合金样品中的激光声表面波(SAW)的传播,提出一种合理的宽带激发和接收方法,搭建了由激光激发、聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器接收超声信号的实验装置。分别对不同条件下激光冲击的Al合金样品中的激光声表面波进行了探测,通过对接收到的超声信号进行时频分析得到了信号的频谱以及声表面波的相速度色散曲线,速度色散主要是由于晶粒方向改变和错位密度的增加引起的。     

推陈出新,创办高水平的《学报》品牌——庆贺《军医进修学院学报》创刊30周年

电子束光刻(EBL)具有高的分辨率,能制备具有亚微米尺寸的声表面波(SAW)器件.一种采用EBL技术制备用于气体传感器的具有亚微米尺寸的SAW延迟线的方法:首先利用EBL在压电衬底上获得叉指换能器(IDT)的电子抗蚀剂图形;然后用剥离工艺制作出IDT电极.通过邻近效应校正和提高场拼接精度,制作的叉指电极具有一致性,电极形貌好.相对于干法刻蚀工艺,剥离工艺避免了对压电衬底表面的物理损伤.该技术为实现特征尺寸达到百纳米级的更高工作频率SAW器件的制造提供了很好的途径.     

文摘选辑

(一)声表面波技术和器件142 SAW滤波器设计的最佳技术——(Kodama T.)《1979 Ultrasonics SymposiymProceedings》552—6提出了一种SAW滤波器设计的新技术.这种新技术采用非线性程序的最优化,通过FFT规则系统来计算目的功能梯度发展了这种新技术.这种规则系统能很快地收敛,这就能够利用Daridon Eletcher Poweu法.这种优化方法当复杂的带通尖锐设计时特别有效.另外示出了一种新的指条电极的结构,还提出了为补偿电极电阻影响的作用的近似方程.上述技术的实验论证示出了在X-112°Y切LiTaO_3基片上制作的SAW滤波器.     

双通道声表面波转速传感器

以声表面波中的陀螺效应为理论基础,通过数值计算获得了LiNbO3基底上声表面波波速随基底转动速率的变化,以此为依据设计了一种双通道声表面波转速敏感结构,制作出双通道声表面波转速传感器。通过实验,该传感器的分辨率为12Hz/r.s-1。     

一种用于图书档案库的小波加权式声表面波温度传感器的关键问题研究

本文提出把声表面波温度传感器用于图书档案库的温度控制系统中.当图书档案库中温度变化时,该温度传感器的输出频率与温度成线性关系,从而达到测量温度的目的.同时还提出将输入换能器变迹加权函数、换能器的指条数对声表面波功率的影响作为两个关键问题进行了研究,并且解决了这两个关键问题.在声表面波温度传感器的研究中,用小波函数对输入换能器进行变迹加权,导致于抑制了该温度传感器频率特性曲线的旁瓣.换能器的指条数越多,产生的体声波越弱(即换能器的指条数越多,产生的声表面波越强).只要换能器的指条数大于40条时,产生的体声波可以忽略,而产生的声表面波是很强的.并且对该温度传感器的设计、制作及实验进行了详细研究.     

压电晶体切向对声表面波陀螺刻度因子的影响

刻度因子是陀螺的重要指标,而压电晶体切向对声表面波(SAW)陀螺刻度因子有重要影响。首先以铌酸锂作为分析声波波传特性的基板材料,建立不同的波传角度和不同的切面与各种模态SAW波速的物理数学模型,接着探讨旋转扰动时二次旋转欧拉角与X切、Y切及Z切等铌酸锂晶体中的陀螺效应,分析不同切向刻度因子的变化规律。根据计算结果,铌酸锂晶体中X切Y传(XY)、128°Y切X传(128°YX)、30°ZX、ZX和150°ZX对应的声表面波陀螺刻度因子最大,同时也得出了适合应用于声表面波陀螺的相对敏感切向为声表面波波速接近于慢横波时对应的切向。     

声表面波式指宽变长小波变换处理器的设计

为消除声表面波式小波变换处理器压电基片对频率特性的影响,以及输出换能器的指条数对带宽的影响和解决衍射问题,研制了声表面波式指宽变长小波变换处理器。该处理器选取机电耦合系数为0.64%的X-112°Y LiTaO_3压电基片,输出换能器指条数为36,输入换能器采用指宽变长且声孔径均匀的叉指换能器。设计和制作了尺度2-2声表面波式指宽变长小波变换处理器样品。实验结果表明,声表面波式指宽变长小波变换处理器频率特性曲线光滑,-3dB实验带宽为1.072 MHz,与理论带宽值一致,且不存在衍射问题。     

On the theory of linear surface acoustic wave devices

Stationary distribution of the efficient wave sources excited by interdigital transducers (IDT) of arbitrary configuration has been derived on the basis of reciprocity of the generation and reception of surface acoustic waves (SAW) in piezoelectrics. It was shown that these sources represent a linear combination of two stationary distributions on the surface S between the piezoelectric and IDT: the distribution of the normal component of SAW flux density formed in the mode of SAW reception by the short-circuit IDT and the field distribution of the SAW electric potential at the same surface S but in the absence of piezoelectric. The Y-parameter matrix of the device was obtained as an electric M×2-terminal network containing M IDT. It was shown that the SAW transfer admittances and SAW radiation admittances contained additional frequency-dependent multipliers. The characteristics take into account the smoothed diffraction, spatial dispersion in IDT, reflections from IDT, and electric loads of the device.     

Y型声表面波器件特性分析

在1280旋转Y切割X传播方向上的L iN bO3基片上设计并研制了Y型声表面波器件。它将输入IDT激发的声表面波轴对称分成两路并由各自的输出IDT检测输出。应用P矩阵法分析了其中一输出IDT检测输出的一次时延信号、三次渡越反射信号和五次渡越反射信号与输入IDT所加的电信号之间的关系式,并应用网络分析仪测量Y型声表面波器件幅度特性,结果表明,理论分析与实验结果基本相符。     

基于COMSOL的声表面波器件二维等效模型设计

利用COMSOL软件建立了声表面波(SAW)单端口谐振器和双端口滤波器的二维等效模型,基于有限元法通过该模型计算了完整的SAW谐振器和梯形滤波器结构的导纳和频率响应特性,并将该结果与通过COM耦合模型模拟的结果进行对比。结果表明,基于有限元法利用二维等效模型模拟SAW器件性能是可行的。同时研究了电极电阻和传播损耗对谐振器导纳的影响,为进一步研究SAW器件特性提供了理论依据。