声电输运器件的表面波特性分析

本文讨论了埋沟砷化镓声电输运器件中声表面波传播特性,金属栅阵列的散射特性和导电理层对表面波的屏蔽特性。比较了不同沟道结构中表面波电位分布及不同金属结构对表面波的散射。指出了为获得性能优良的声电输运器所需结构参数的选择。     

声表面波技术在金纳米粒子可控制备中的应用

为了制备优良的金纳米粒子,提出了一种基于声表面波技术可控制备金纳米粒子的实验方法,利用声表面波微流控系统对金纳米粒子进行扰动合成,实现金纳米粒子的可控合成。利用Matlab软件对叉指换能器对数进行了参数优化,设计并制作了声表面波微流控扰动系统。针对不同加载电压设计并开展了金纳米粒子制备试验,分析了不同电压对试验结果的影响。试验结果表明:通过调控电压等控制参数,制备了具有不同浓度、形貌及单分散性的金纳米粒子,验证了本文实验方法的有效性。     

声表面波换能器电荷分布的有限元解

从压电本构方程和声场波动方程出发,在准静态近似的前提下,根据哈密顿原理,推导出压电结构的变分方程,建立了求解声表面波换能器电荷分布的有限元方程.以电极上加常电压为例,计算了两种情况下的声表面波换能器电极表面的电荷分布,为有关声表面波器件的结构优化和设计提供具有参考价值的器件参数.     

声表面波器件封装电磁互通效应的研究

随着声表面波器件的小型化和高频化,该器件对封装引起的电磁互通效应的影响越来越敏感。因此,为了器件的准确设计,就必须慎重考虑封装对器件性能的影响。该文利用声表面波梯形滤波器的LC等效电路原理来获得声表面波双工器的模型;建立该器件的封装结构模型,利用基于有限元法的全波分析工具来提取其S参数。结合两者的结果,模拟出封装对声表面波器件的影响。     

SAWTDL在扩频通信中的应用

声表面波器件是扩频通信系统中的理想器件,它可以简化系统,提高系统的抗干扰性能。文中主要介绍声表面波抽头延迟线(SAWTDL)在TDMA扩频移动通信系统中的应用。     

SAW滤波器等效电路模型参数的精确计算法

基于声表面波滤波器中叉指换能器(IDT)上电荷分布特性,结合优化设计的叉指加权系数及加权模式,推导出了SAW滤波器等效电路模型参数的精确计算方法。其计算表达式仅由加权系数,叉指间相互位置及电荷分布决定。模拟结果表明此算法精确、简便有效。     

声表面波滤波器衍射迭代补偿的改进算法

高性能声表面滤波器的邻频抑制要求达到60dB以上,此时必须对衍射效应进行补偿．基于δ函数模型,对采用分裂指设计的变迹叉指换能器,通过迭代校正电极孔径大小的方法来改善声表面波滤波器阻带抑制．该算法采用简化的滤波器模型以减少运算复杂度,引入两个误差参数作为迭代补偿结束条件而无需尝试迭代次数．最后给出了一个实际的声表面波滤波器设计实例,用普通PC机不到一分钟便可完成整个设计过程．数值模拟表明,由衍射效应带来的频带恶化基本得到校正．     

表面波声光器件(二)

本文综述了表面波声光器件的原理、设计和应用,包括导光波和表面声波的传播特点、表面波声光互作用、叉指换能器理论和换能器带宽、布拉格带宽和器件设计以及表面波声光器件在各方面特别是光信号处理方面的应用。本文第一部分主要涉及原理,第二部分主要涉及设计、器件带宽和应用。     

表面波声光器件(一)

本文综述了表面波声光器件的原理、设计和应用,包括导光波和表面声波的传播特点,表面波声光互作用、叉指换能器理论和换能器带宽,布拉格带宽和器件设计以及表面波声光器件在各方面特别是光信号处理方面的应用。本文将分两期发表,第一部分主要涉及原理,第二部分主要涉及设计、器件带宽和应用。     

哥氏力对剪切型声表面波传播属性的影响

从理论分析和实验研究了哥氏力对剪切型声表面波传播属性影响。理论分析方面表明,在哥氏力作用下剪切型声表面波中质点的运动方式发生了变化,已不再是纯剪切运动,而是变为椭圆运动,从而改变声波的传播速度。在实验方面,选择综合性能优良的ST-90oX切石英晶片为基底材料,设计了差分结构的剪切型声表面波器件,并设计相应的工作检测电路,通过实验,检测出旋转角速率使声表面波的频率发生了变化,验证了哥氏力对剪切型声表面波的影响。     

铌酸锂表面波器件基底最佳切割方向

为在表面波器件设计时选择基底的最佳切割方向,推导表面波压电增劲晶体声学基本方程和表面波边界条件方程,使用循环迭代法,对铌酸锂晶体最佳退耦的声弧矢yz平面计算了沿不同方向的电自由条件表面波声速与电短路条件表面波声速.在此基础上计算了机电耦合系数,并确定最大机电耦合系数的方向为基底的最佳切割方向.计算结果表明,铌酸锂晶体作为表面波器件基底的最佳切割方向为164°y切.     

IC引线焊接用超声键合换能器的优化控制

大规模集成电路芯片内晶片与IC引脚间的引线焊接常用基于超声键合压电换能器的超声波焊接工艺,因此超声键合换能器的控制性能直接影响了引线焊接质量及IC芯片的可靠性。该文在分析压电换能器特性的基础上,提出了一种对压电换能器特性参数进行自动辨识的扫频自学习方法,及基于调节器参数自整定的换能器优化控制方法,并介绍了以高性能DSP为核心的压电换能器控制系统的技术实现方案,该系统已在国际品牌的IC封装设备金线焊线机中得到应用。     

基于气液相转变效应的SAW气体传感器

针对传统涂敷敏感膜的声表面波（SAW）气敏传感器存在成膜困难、选择性差、重复性差以及再生性差等问题，提出了一种基于气体气液相转变效应来检测痕量挥发性有机气体(VOCs)的SAW气体传感器.建立了气液相转换效应模型，推导出传感器灵敏度与温度、有机蒸气质量分数之间的函数关系，并建立了VOCs液相凝聚层负载下的SAW波传模型，仿真计算了波传频散和波传衰减，从理论上阐释了传感器具有高灵敏度.同时引入气相色谱（GC）分离柱作为无敏感膜涂敷SAW气体传感器的选择性虚拟列阵，以解决这种高灵敏度气体传感器用于混合VOCs测量时的选择性问题.初步的实验结果表明，该传感器系统具有灵敏度高（可检测质量分数为10^-9的VOCs）、分析时间短、选择性好、微型化、成本低等优势.     

高精度微驱动装置的研究

本文分析压电陶瓷式微驱动装置的工作原理及其运动模式,设计了具有参数识别与自校正功能控制系统,改善了微驱动装置的性能,提高了驱动精度。在应用于国家光学计量仪器上,其性能指标达到国际同类产品先进水平。     

Design and optimization of the piezoelectric micromechanical ultrasonic transducer with an AlN thin film

Because existing ultrasonic transducers mostly use PZT and ZnO materials as piezoelectric thin films, while the PZT contains lead and ZnO has the problem of contaminating CMOS manufacturing, a piezoelectric ultrasonic micromechanical transducer with circular bi-laminate bending vibration which uses the aluminium nitride as the piezoelectric layer is designed. The working principle of the transducer is analyzed, the finite element model is established, and the finite element simulation is carried out for the size parameters of the transducer. It is found that the resonant frequency of the transducer is proportional to the thickness of each layer and inversely proportional to the square of the radius of the transducer; when the radius of the upper electrode is about 65% of the radius of the transducer, the resonant amplitude of the transducer is the largest; when the thickness ratio of the silicon and the aluminum nitride of the piezoelectric layer is about 0.6, the resonant amplitude is also the largest. The optimized transducer is simulated and compared with the original model. The results show that the working frequency in air is 9.21MHz, the electromechanical coupling coefficient increases from 21.44% to 27.16% in air and from 3.55% to 11.93% in water. These conclusions provide basic data for the research on the medical imaging probe.     

压电换能器装配控制技术研究

压电换能器是超声设备的核心器件,该文提出基于计算机控制的压电换能器装配的新方法,分析传统的压电换能器装配存在的问题。硬件中突出了抗干扰设计,并介绍了控制软件设计思路。通过基于计算机控制的压电换能器恒扭矩装配方法,实现了压电换能器装配的机械自动化,提高了装配精度,解决传统装配中的不稳定等缺点。     

复合型USM压电扭振子设计及其特性分析

介绍利用国产压电材料设计纵扭复合型超声波电机(USM)压电扭振子的理论和制造工艺,主要内容包括:压电材料的选取,压电扭振子的结构,根据等效电路推导出电机扭转振动模式的谐振频率方程,以及扭振子尺寸计算公式;根据实验总结了压电扭振子的制造工艺、黏接及其注意问题.并利用阻抗频谱分析仪测试了按上述理论设计的压电扭振子的频率特性.结果表明:设计理论、黏接剂的选择以及加工方法是合理可行的.据此研制的样机最大输出力矩已达10 Nm以上.     

MEMS钹式压电复合换能器的设计与仿真

在专业MEMS CAD软件ANSYS和Intellisuite中创建MEMS钹式压电复合换能器的实体模型,通过施加载荷分析钹式换能器在MEMS技术尺寸范围内的性能,包括模拟分析MEMS钹式压电复合换能器的力与位移的性能关系以及等效压电常数d33^c与MEMS钹式压电复合换能器形状参数的性能关系,仿真结果验证了所设计模型的有效性。设计了MEMS钹式压电复合换能器的工艺流程,在Intellisuite软件中给出相应结构物理模拟参数,工艺仿真结果验证了设计工艺理论上的可行性。