Rayleigh波与Love波双模式声波产生器件的建模及特性北大核心

针对Rayleigh波和Love波两种声波不能在同一声波器件中产生的不足,提出了一种Rayleigh波与Love波双模式声波产生器件结构和三维建模方案。该三维建模方案用有限元分析法逼近压电基片、叉指换能器及波导层等实际器件结构和尺寸。通过一个压电基片材料为128°YXLiNbO3,波导层材料为ZnO,叉指换能器材料为Al电极的双模式声波产生器件三维模型实验,验证了该双模式声波产生器件的可行性。实验结果表明,在49-51 MHz的频率内,该双模式声波产生器件有一个Rayleigh波模态解和一个Love波模态解,其频率分别为49.5和49.7 MHz。在49.5 MHz处的Rayleigh波只存在Y和Z方向质点位移的周期性变化,X方向的质点位移为0,且Y方向位移与Z方向位移相位相差90°。在49.7 MHz处的Love波沿X方向传播,且只存在Y方向的质点位移,没有其他方向的质点位移,此时X方向为该Love波的纯模方向。     

基于磁控溅射的Love波器件ZnO波导层制备研究

以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射技术,在制备有叉指换能器(IDT)的LiNbO3衬底上制备了具有ZnO波导层的Love器件。在制备过程中,溅射室真空度为4.0×10-4 Pa,溅射气压为5.4Pa,溅射时间为400min,溅射温度150℃。使用X线衍射仪对ZnO波导层的晶向和微观结构进行分析,并用网络分析仪对以ZnO为波导层的Love波器件进行响应特性分析。测试结果表明,制备的ZnO波导层具有高度(002)择优取向,平均晶粒尺寸为50.99nm,内应力较小。以该ZnO为波导层的Love器件的中心频率为101.764MHz,插入损耗为-21.2dB,具有较好的响应特性。     

多叉指Rayleigh波器件的建模及特性研究

针对目前改变Rayleigh波器件中波的传播方向和强度较复杂的问题,提出了一种多叉指Rayleigh波器件结构和三维建模方案。该三维建模方案用有限元分析法去逼近实际器件的压电基片和叉指换能器等真实器件结构和尺寸。选取压电基片材料为128°YX-LiNbO_3、叉指换能器为Al电极,分别对叉指换能器数目为4、6、8的多叉指Rayleigh波器件进行三维模型实验,验证了该器件的可行性。实验结果表明,多叉指Rayleigh波器件可以在不同角度激发Rayleigh波,该波只有x、y方向的质点位移分量,且质点的最大位移主要集中在器件表面的中心位置。此外,器件的模态频率和质点最大位移随着叉指换能器数目的增加而增大,由此产生的Rayleigh波强度和器件的混合性能也会增强。     

涂覆聚合物膜的Love波传播特性

该文计算了涂覆聚合物膜的 Love 波传感器波速和波导层相对膜厚的关系,并进行了实验验证。Love 波器件以ST-90°X石英晶体为基片,在基片表面镀一层不同膜厚的聚乙烯醇(PVA)膜作为波导层兼吸湿层。采用网络分析仪测量了相对湿度35%左右器件的工作频率和插入损耗分别随膜厚的变化,算出 Love 波波速和 PVA 相对膜厚的关系,当PVA膜厚度从0增大到波长的5%时,Love波速度由约4 992 m/s降低到4 840 m/s,和理论计算结果一致。     

涂覆聚合物膜的Love波传播特性

该文计算了涂覆聚合物膜的Love波传感器波速和波导层相对膜厚的关系,并进行了实验验证。Love波器件以ST-90°X石英晶体为基片,在基片表面镀一层不同膜厚的聚乙烯醇(PVA)膜作为波导层兼吸湿层。采用网络分析仪测量了相对湿度35%左右器件的工作频率和插入损耗分别随膜厚的变化,算出Love波波速和PVA相对膜厚的关系,当PVA膜厚度从0增大到波长的5%时,Love波速度由约4 992m/s降低到4 840m/s,和理论计算结果一致。     

液相检测的Love波传感器的制作与研究

在分析Love波传感器液相质量检测机理的基础上,设计并制作了以36°YXLiTaO3为基底,交联处理的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为波导层的Love波器件。器件的中心频率为118 MHz,插损为-16 dB。通过建立电镀实验模型,实时的检测了在液相中吸附于阴极薄膜上铜的质量,并测试到传感器的灵敏度为-0.387 cm2/g。分析了灵敏度实验值与理论值的差别,进一步提出了改进方案与措施。     

THz波微结构器件特性的研究

在电磁波谱中所处的特殊位置使得THz波在在物理、化学、生物医学、电子科学、材料科学、环境监测等领域有着广泛的应用前景。综述了THz波微结构器件特性方面的研究工作。亚波长金属周期微结构器件的THz波谱选择增强透射现象,亚波长环形槽金属线上的THz等效表面等离子体激元,以及THz光子晶体光纤。     

TeOx薄膜的结构与声学特性研究

采用射频磁控溅射技术在不同条件、不同基片上制备氧化碲(TeOx)薄膜,并通过X线衍射、傅里叶变换红外光谱、X线光电子能谱等技术对制备的TeOx薄膜的结构和成分进行了分析.研制了TeOx/36°YX-LiTaO3结构的Love波器件,对Love波器件的延时温度系数(TCD)进行研究.结果表明,与36°YX-LiTaO3基片上制作的水平切变声波器件的延时温度系数相比,Love波器件的延时温度系数因TeOx薄膜的沉积而减小,故TeOx薄膜的延时温度系数为负值,其变化量取决于TeOx薄膜的制备条件和薄膜厚度.因此,TeOx/36°YX-LiTaO3结构Love波器件的延时温度系数可通过选择TeOx薄膜的制备条件和膜厚进行优化.     

36°YX-LiTaO_3/SiO_2结构Love波气体传感器研究

该文研究了一种覆盖六氟-2-羟基异丙基聚硅氧烷(SXFA)敏感膜,并针对有机磷化学物检测的新型Love波传感器,采用36°YX-LiTaO3与SiO2分别作为Love波延迟线器件的压电基底与波导层材料。将所研制的Love波器件作为差分振荡器的频率控制单元,结合SXFA敏感膜,开展了针对甲基磷酸二甲(DMMP)的气体传感实验,分析了不同波导层膜厚对Love波传感器气体响应的影响,并与传统瑞利型声表面波模式的气体传感器性能进行了对比,实验结果显示,Love波模式传感器表现出高灵敏度特性。     

声子晶体对ZnO/41°YX LiNbO3结构Love波器件性能的影响

利用三维有限元法(3D FEM)分析了Ni柱型声子晶体对(110)ZnO/41°YX LiNbO3结构Love波器件声学特性(包括相速度、机电耦合系数和质量灵敏度等)的影响。结果表明,Ni柱的引入对所激发Love波性能的影响较大,Love波1阶模式阈值提前(激发1阶模式Love波所需的导波层厚度减小到0.05),机电耦合系数提高了约8%。同时,Ni 柱/(110)ZnO/41°YX LiNbO3结构Love波器件的质量灵敏度也得到改善,其Love波0阶和1阶模式的质量灵敏度较无Ni柱结构Love波器件分别提高了3倍和4倍。该研究结果为利用声子晶体结构实现高频声表面波器件的研制及其应用领域的拓宽提供了理论依据。     

基于OpenGL与3DS Max的三维场景建模

介绍了如何利用OpenGL技术与3DS Max软件快速地构建三维场景,并对3DS模型在OpenGL程序中的应用作了介绍。通过降低OpenGL建立复杂三维模型的难度,减少建模的工作量。通过利用专业建模软件3DS Max的优点,较快地建立复杂的模型,并利用OpenGL的编程接口对建立的模型进行实时绘制和交互控制,降低建模时间,加快系统开发进程。     

基于COMSOL的声表面波器件三维结构仿真

基于铌酸锂基底的声表面波传感器电极材料设计,采用COMSOL Multiphysics仿真分析软件对声表面波传感器单对叉指进行三维建模,并进行固体力学和静电学物理场的有限元仿真分析。结果表明,不同电极材料和厚度对其反对称模态频率、对称模态频率、导纳特性曲线及阻抗特性曲线的影响较大,且通过改变电极材料的厚度有效抑制寄生谐振为进一步的研究提供了理论依据。     

用一张散斑图测量三维位移的方法

本文用一张散斑图测量了物体的两面交线上的位移。     

基于双向运动补偿的三维小波变换方法

提出了基于双向运动补偿的三维小波变换方法,与以往的三维小波变换方法相比较,该方法在三维小波视频编码方法中应用了双向的运动估计/补偿,进而实现了两种时域可扩展方式的组合,提高了视频编码的可扩展性。     

基于双域滤波的三维块匹配视频去噪算法

将双域滤波和三维块匹配算法相结合,充分利用了视频序列的时空频域的相关性,进行视频去噪。将三维块匹配视频去噪算法中小波阈值去噪得到的图像替换原引导图像,抑制了双域滤波算法基本层不平滑的问题。参考残差矩阵的能量谱对短时傅里叶变换系数进行阈值收缩,减少细节层的噪声残留。实验结果表明,本算法有效地解决了双域滤波算法的基本层不平滑、细节层有噪声残留的问题,主观和客观对比也表明,本算法有着较为优秀的去噪效果。