《用叉指换能器制作高频声体波换能器的理论研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用叉指换能器制作高频声体波换能器的理论研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第? ?卷第?期 ? !年月 压 电与 声光 #%; 6 1 ? 6 2 + 6 6 ? 61 5? 6 6 6 . ?)6 ? 6 8 ?61 (162 % 6 6?16 #( . , 9 :; 1 = .7 ? 6 6? , 6 1 ?6 66 7 2 6 1 6 6 ? 6 6? 6 1 1 6?2 6 2 6 6?16 16 ? 6 6 1 6 1626 6?6 6?2?! ? 1 6 6 61?66 22 6 61 1 6 6 ?6 6 1 26 ? 6 ? 6 , ? 6 1 6 , 1 6 1 6? 1 ?; ! ! 6 62 6 6 6 61 ?626 66 6 3 6 1 ?
2、 6 ?2626 6?16 , . , ? 6 6? ? 引言 理论 , 介绍一种用 技术制作高频声体波 换 能器的方法 。 高频声体波换能器 在声 电子 学 、 无损检 测等领域有着广 泛的应用 。 常用的制作方法 是采用 压电薄膜和 超薄晶片 。 在实际 器件制 作过程中 , 这 两 种 方 法都具有一定 困难和局 限性 , 表现为压电薄膜 对实 验条件要求较高 , 超薄晶片的切割加工 , 准 确可靠性 及粘合层 对器件性能的影响等 。 作者 提 出一种利 用沟 槽叉指换能 器8 =激发高频体声 波的方 法 , 即利用 离 子束刻 蚀 技 术在 晶体表 面形 成 周期性沟槽 阵 。 采用这
3、 种 方法制作 的器件 有结构较简单 、 损耗小等特点 。 但工艺上需采 用 离子束刻 蚀 设备 , 中心频率对 应波 长 并非 沟槽深度一半 3 没有明显的关 系式 3 分析起来 较为困难 。 本文 利 用 激 发体声 波 的有关 理论 对于 一半无限大压电晶体 , 建立 坐标系 如 图?所 示 。 在表面上存在周期一定的又指阵 3 2 一 ? 门。 一 ,门。 坦 3 口卜一一 一 ,. 目一一 一 3 卜 , . 2 ? 即? 本文 ! !年!月# 日收至 % #(沪 己 ) 二。 + 列 , 加上某一频率的电信号 , 将会沿晶体表面 的前后#个方向激发出表面波 , 向晶体内部激 发出声
4、体横波和体纵波 。 定义表面 有效机电祸合系数 , . / 01 “一 元 二孚更衷万 其中 , 2 /0 1为面电荷密度的傅氏变换 3抓 0 1为 面电势 的傅氏变换 3 波矢 0一。4 3 4 为倒速 度 。 %5 6 激发的478能量可表示为 . 9 :38 ; 兀。 ,: 。1 口 / 一。4 。1 式 中#项表示沿 正 、 反#个 方 向传播的478 3 4 。 为 表面波速 度的 倒数 3 = ? ?4 /2盯 2 : 1 :一:。3 1 一 ( , 一 ( # 一 ( ( 48 : :/:? 1 / 1 ( # ( ,+ 一 , : 一 1面内声纵波辐射阻密度 / 1面内声横波辐
5、 射阻密 度 / 1面内声 波辐射阻密度 % . 在 面 内的 倒 速 度 图如 图 , 所 示 。 由于晶体材料的各向异性 , 声 波传播方 卜卜研 研 三三 . . . ? ? ? 习习习 图 ,丫# , / . 倒速 度图 压 电与 声光 ? ! 年 向与能流密度方向并不一致 。 通过计算 , 可 求得波矢与能流方向一致时8纯模方向=所对 应的旋转角及沿表面方向的倒速度, 。 在 三维图形图 中 , 纵轴 沪一? 公川8公;单位 为度= , 由峰值确定的; 、, 所对 应 的方向即是 纯模方向 。 一般地 , 设计声体波换能器 要求声 传播 方向与能流方 向一致 。 对干图?中向体 利用
6、 向体内激发声体波 的特点 , 可 用 图!所示的结构制作声体波换能器 。 首先 选 定夕角 , 根据声波为纯模时的,和给定的 频率 , 计算出 的周期 。 几?八 ,= 例如 3 当 ; ; , 口一少 , 横波 为纯 模式声波时 对应的,取为 ; 3 ?: 21 一, , 则 的 几 3 ?;一 。 若指对数为 ?; ; , 则 长度 4久一 3 又 ?; 一: 。 一 电勺 一卜 ; 3 ?; 3 , 21 6 8, = 8= ; 3 :?;一 七七七 3二二二 瓢瓢 2 2 2 2 2 2 2 2 2 巨 , 面习 旧己产产 一一一一 岁岁 图 ! 声体波换能器结构 一匀 一工 ; 3 ?; 3 , 21 6 8 = 87= ; 3 : ? ; 一 图 8= 一一 : !2= 8火?;? : , 一 = 8 1 = ; 3 ?:; 3 ?!_9 3 : : 9; 3 ;?;一?! ? 2 6, ? ?: 2 1 + 1 76 ?5 , + 622 4) , + 611 3 . 21 66?1 6?6 611 ? 66 7 261 6 6 7 6? 2 ? 66 ? 3 % %? , ? ? ? , / 8: = ?一?99
