ZnO单晶声表面波谐振器传播特性的研究

基于有限元压电材料中表面波传播的有限元分析原理,利用有限元分析软件COMSOL对基于ZnO单晶材料的声表面波器件进行多物理域耦合建模与仿真,提取出了符合声表面波振型的对称模态变形图和反对称模态变形图。通过谐振频率分析,计算出了ZnO单晶的相速度和机电耦合系数;通过频率响应分析,得出谐振器输入导纳、阻抗与频率之间的关系图;最后讨论了叉指换能器的结构对谐振频率、反谐振频率的影响,得出输入、输出叉指换能器(IDT)的叉指电极对数越大,插入损耗值越大,信号衰减越小。     

超声辅助内圆磨削40Cr15Mo2VN轴承套圈的试验研究#br#

针对传统加工方式难以获得轴承套圈较小的表面粗糙度和表面波纹度的问题,采用超声辅助内圆磨削的加工方法来改善轴承套圈的表面质量。基于超声内圆磨削单颗磨粒运动轨迹分析,建立了表面粗糙度的理论模型,通过对轴承套圈进行超声内圆磨削试验,研究了各个加工参数对轴承表面质量的影响。研究结果表明：超声内圆磨削加工方法可明显改善轴承的表面质量;增大超声振幅可减小表面粗糙度而表面波纹度会先减小后增大;随着砂轮转速的增大,表面粗糙度及表面波纹度会先减小后增大;磨削深度和进给速度的增大会使表面粗糙度及表面波纹度增大,但超声内圆磨削可减小它们的增加量。     

基于物联网技术的声表面波无线标签接收方法

针对传统声表面波无线标签接收方法标签接收率较低问题,提出基于物联网技术的声表面波无线标签接收方法设计。采用动态帧时隙算法对声表面波无线标签的数量进行估算,识别出接收范围内的声表面波无线标签,根据脉冲时延对无线标签进行定位,并利用物联网技术搭建无线标签接收端通信网关,实现对声表面波无线标签的接收。实验证明,所提方法的无线标签接收率高于传统方法,可以实现对声表面波无线标签的全面接收。     

基于DSP的SAW RFID阅读器的设计

论述了基于DSP技术的声表面波射频射别（SAWRFID）阅读器的设计方法。在描述SAWRFID系统的基础上,给出了阅读器的硬件设计和与系统软件流程。最后对标签的反碰撞问题进行了研究。     

基于FeGa薄膜的声表面波电流传感器设计

采用磁致伸缩薄膜FeGa作为敏感材料,优化设计了一种新型高灵敏声表面波(SAW)电流传感器。以中心频率150 MHz的延迟线型SAW器件作为传感元,利用射频(RF)磁控溅射法在其表面SAW传播路径上沉积FeGa磁性薄膜,由此构建SAW电流传感器件。将研制的传感器件接入由放大器及混频器组成的振荡电路中,通过与未镀膜参考器件进行差分,其输出信号用作传感信号。在电磁场作用下,FeGa薄膜产生的磁致伸缩效应引起SAW传播速度的改变,最终以相应的差分振荡频率偏移来评估施加的电流值。为进一步提升传感器性能,通过控制不同的溅射功率及退火热处理等制备工艺来确定优化的制备条件。实验结果表明,当FeGa薄膜厚度为500 nm,溅射功率为100 W,退火热处理温度为300℃时,所研制的电流传感器线性度及重复性良好,灵敏度较高(24.67 kHz/A)。     

3.4GHz频率的S波段SAW滤波器

该文研制了一款频率3.4 GHz的S波段声表面波(SAW)滤波器。该滤波器采用一种由新型谐振器构成的阻抗元结构,能提升抗热释电静电损伤能力,用时可在一定程度上提升器件的功率承受能力。同时研制了尺寸为2.0 mm×1.6 mm的芯片级封装(CSP)基板。采用倒装焊工艺实现了芯片与CSP基板的电连接,降低了电磁寄生影响。结果表明,研制的SAW滤波器频率为3.408 GHz,插损为2.23 dB,8 GHz远端阻带大于30 dB,且实测的功率承受能力达到30 dBm。     

沟槽电极型声表面波耐高温谐振器的制备

声表面波(SAW)传感器在高温环境的需求日益增多,硅酸镓镧因为具有良好的高温特性而提供了耐高温压电基底,但是电极在高温条件下会发生团聚而失效。该文设计了一种沟槽电极结构的耐高温SAW谐振器,采用Pt作为电极,硅酸镓镧作为压电基底,并提出了沟槽结构叉指电极的制造工艺,对沟槽结构的形貌进行了表征。通过提高沉积温度改善Pt电极质量,最终制备的波长8μm、沟槽电极厚240 nm的谐振器在1 000℃下可稳定工作。     

聚苯胺敏感膜声表面波氨气传感器

以聚苯胺作为敏感材料,实验制备了高灵敏快速响应的声表面波(SAW)氨气传感器器件,结合鉴相式传感电路,构建了传感系统。聚苯胺对氨气的选择性吸附所产生的质量负载及声电耦合效应引起声传播速度的变化,进而以鉴相器输出的电压信号来表征待测氨气体积浓度。实验结果表明,在室温工作条件下,传感器显示出高灵敏度(0.11 mV/10^-6 mV)、低检测下限(0.5×10^-6)及快速响应时间(T₉₀<20 s)。     

温度补偿的延迟线型SAW应变传感器

声表面波(SAW)延迟线作为传感器可对传感器进行编码,从而实现多点分布式测量,因而受到广泛研究。该文采用128°Y-X切向LiNbO₃作为压电基底,制备了不同对数的叉指换能器(IDT)的SAW延迟线,并研究了其应变特性。研究结果表明,IDT对数为10对、20对、30对时,SAW延迟线应变灵敏度分别为1.727 5 ps/με、2.046 7 ps/με、3.256 6 ps/με。SAW延迟线的应变特性和应变方向与声波传播方向间的夹角有关,夹角为0°时,延迟时间随应变的增大而增大;夹角为90°时,延迟时间随应变的增大而减小。利用夹角分别为0°和90°的SAW延迟线构成了差分结构的应变传感器。测试结果表明,该差分结构可抵消温度的影响,即温度变化时也可获得准确的应变。该文研究的差分结构延迟线有望在温度波动环境中测试应变时得到应用。     

自适应抽指加权技术

在传统的抽指加权技术基础上,该文提出了一种自适应抽指加权技术。通过计算确定抽指加权的起始位置和加权数值,能对切趾换能器进行部分指条的抽指加权。研究结果表明,根据该文提出方法研制的一款声表面波滤波器,其频率为61.60 MHz,-1 dB相对带宽为3.7%,带外抑制大于45 dB,矩形度为1.4,器件的综合性能得到改善。