温度效应对声表面波传播的影响

通过引入材料的高阶热膨胀系数和高阶热弹性系数,对半无限大石英晶体内声表面波的传播方程进行了求解,得到了不同温度下的声表面波波速.计算结果表明,温度变化对AT切和ST切石英晶体的声表面波波速有显著影响.最后分析了ST切石英晶体的声表面波的温频特性,结果表明,由温度变化引起的频率漂移很明显.     

基于激光激发多模态超声波速测量的材料弹性常数测定

提出了利用精确测量激光激发的多种模态的超声波速来测定各向同性材料密度和二阶弹性(SOE)常数的实验系统和方法。把Nd:YAG激光器产生的激光聚焦成线源在样品表面不同位置激发3种模态的超声波,采用自行设计的压电陶瓷(PZT)传感器分别探测接收表面波、纵波和横波信号。利用扫描激光源技术和波形相关技术精确测算表面波波速,再根据体波传播距离和到达时间分别计算纵波和横波波速,最后根据瑞利方程和克里斯托费尔的弹性理论,计算得到材料的密度和二阶弹性参数。实验结果表明,该方法测得的铝样品的密度和二阶弹性常数C11,C44具有较高的可靠性和测量精度。     

声表面波在空心圆柱体中的传播特性分析

空心圆柱体管道类的声表面波检测是目前工程检测领域常见的问题.通过势函数和位移假设,建立了声表面波在空心圆柱体内传播的频散方程.数值计算结果表明在空心圆柱体内传播的声表面波与平板中传播的兰姆波存在类似,位移表现为对称和反对称模态.随着频率的增加,低阶模态的相速度逐渐趋于声表面波波速,同时空心圆柱体的壁厚对声表面波相速度的...     

声表面波在空心圆柱体中的传播特性分析

空心圆柱体管道类的声表面波检测是目前工程检测领域常见的问题.通过势函数和位移假设,建立了声表面波在空心圆柱体内传播的频散方程.数值计算结果表明在空心圆柱体内传播的声表面波与平板中传播的兰姆波存在类似,位移表现为对称和反对称模态.随着频率的增加,低阶模态的相速度逐渐趋于声表面波波速,同时空心圆柱体的壁厚对声表面波相速度的...     

新型声光波导调制器中声波导厚度的设计理论

介绍了一种新型的声光波导调制器,针对声光波导调制器中声波导厚度的大小影响在其中传播的声表面波速度从而影响调制器的开关速度的问题,提出了一种声波导厚度设计的理论模型.在该理论模型下,用matlab软件计算了以Y切Z传LiNbO3为衬底,在其表面镀Z切X传ZnO声波导的声光波导调制器,得到了声表面波波速与声波导厚度的关系,为调制器中声波导的设计提供了依据.     

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。     

基于ZnO多层结构的声表面波高频器件分析设计

通过有限元仿真,分析基于ZnO/Diamond不同复合结构的声表面波传播特性,包括机电耦合系数、声表面波波速以及温度敏感系数等,同时分析电极厚度对机电耦合系数的影响机理,为适用于不同场合的高频器件的优化设计提供思路,对基于ZnO/Diamond不同复合结构的声表面波器件的设计具有指导意义.     

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。     

声表面波飞机结冰传感器灵敏度及实验研究

声表面波飞机结冰传感器有望用于飞机结冰预测,其通过Love波的激发和在导波层中的传播变化,来敏感导波层表面冰的厚度及状态变化,而导波层的厚度对声表面波结冰传感器灵敏度具有重要影响.在学者Zimmermann的理论基础上,根据声表面波结冰传感器实际结构,计算得到导波层厚度对灵敏度影响的特性.通过对SiO2导波层及ST90°石英晶体压电材料进行实例计算,得其厚度在9.6 μm处灵敏度最高,并通过实验对0.004 2 m厚的冰层进行实验,得到冰层中Love波的传播速度,与理论计算吻合.     

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。     

基于表面缺陷一维光子晶体Tamm态的研究

本文基于周期结构的布洛赫原理,从电磁场理论出发,用解析和数值的方法系统地研究了基于表面缺陷的半无限一维光子晶体Tamm态的形成条件,模式特征以及与无缺陷Tamm态之间的关系。 对TE波,缺陷Tamm态的频率范围向高低两个方向扩大;而对TM波,缺陷Tamm态的频率范围只向高频扩大, 而低频范围减小。缺陷折射率较大时, 缺陷Tamm态的色散曲线近似直线, 其群速度大小也近似等于光在单层缺陷里的传播速度。 通过调节缺陷层的折射率或者厚度可以方便地把缺陷Tamm态的频率设计到我们需要的范围。     

Electromagnetic surface waves supported by a half-space of a counterstreaming plasma

The characteristics of electromagnetic surface waves supported by a plane interface separating a semi-infinite region of free space from another semi-infinite region consisting of a plasma counterstreaming parallel to the interface are investigated for the case in which the wave is progressing parallel to the direction of the streams. The behaviour of the surface waves is quite different from the case in which the plasma is stationary. The surface waves exist for all frequencies. The phase velocity of the surface wave is equal to the electromagnetic wave velocity in free space for very low frequencies, decreases monotonically as the frequency is increased and asymptotically approaches the velocity of the stream for very high frequencies. The surface waves are always stable. In contrast to on unbounded counterstreaming plasma which gives rise to instability for the plane longitudinal wave progressing parallel to the streams, a half-space of counterstreaming plasma does not give rise to any instabilities for waves progressing parallel to the streams.     

基于声表面波的微驱动技术的发展

基于声表面波技术近年来在微驱动技术领域快速发展的现状以及声表面波器件在生物、医疗、片上实验室等领域具有广阔应用前景的重要意义,就近几年来声表面波微驱动器的最新应用做了简要总结,介绍了声表面波,包括叉指换能器的结构和声表面波产生原理。着重介绍了声表面波在新型器件方面的多种最新应用,主要包括微流体加热、微流体雾化、微粒集聚/混合、微流体驱动、线性固体驱动以及平面固体驱动等,并分析了目前研究过程中存在的一些技术难点和解决方案。     

熔覆层厚度对相控阵表面波聚焦特性的影响

超声表面波是检测激光熔覆层质量的重要手段,为提高检测分辨率,采用可达到声束聚焦效果的相控阵表面波对激光熔覆层进行检测。建立了单探头与相控阵表面波传播的有限元模型,基于Fermat原理研究超声波传播路径并分析了阵元延时特性,实现了相控阵表面波的聚焦和偏转,研究了熔覆层厚度对相控阵表面波聚焦特性的影响。结果表明,对于基体材料为铝,熔覆层材料为45#钢时,熔覆层厚度在2.5 mm内,聚焦点的能量随厚度增加而减小,如1 mm厚相对于0.2 mm厚的聚焦点能量减小了58.8%;当厚度大于2 mm时,聚焦点处能量变化不明显,表明超声相控阵表面波对薄的熔覆层具有较好的检测效果。     

一种使纵波产生驻波演示装置的实现

本装置可以通过声波的反射、叠加产生纵波的驻波,并利用煤油的振动演示声驻波现象,帮助观察者形象的理解声音的转播,而且还可以比较精确的测量出声音在某种气体中的传播速度。更重要的是本装置还可以测量声波在气体不同湿度、温度、密度下的空气中的传播速度,并通过更换玻璃管中的气体和液体来产生和分析多种驻波现象。     

弹性声波与表面缺陷相互作用的数值模拟

为了分析材料表面缺陷对声表面波传播的影响,以弹性动力学理论为基础,采用有限元方法数值模拟了声表面波沿金属表面传播及其与表面缺陷的相互作用.通过数值模拟弹性声表面波与不同深度、不同宽度的表面缺陷相互作用过程,得到了声表面波经不同表面缺陷后的反射和透射表面波波形,并对波形进行快速傅里叶变换分析.结果表明,弹性声表面波与表面缺陷相互作用后,产生反射Rayleigh波和透射Rayleigh波:随着表面缺陷深度和宽度的增加,Rayleigh波反射率相应增加,而透射率相应减小.     

声表面波气敏传感器敏感薄膜厚度的研究

理论上研究了声表面波气敏传感器敏感薄膜厚度对系统灵敏度的影响.分析了气体浓度、敏感薄膜厚度、敏感薄膜密度对系统灵敏度的共同影响.提出了最佳薄膜厚度的概念,并给出了相应的关系式.     

圆管中激光激发表面瑞利波极性的有限元分析

用有限元方法数值模拟了脉冲线源激光作用于厚铝管时产生的温升以及由此温升而产生的表面声波的情况,得到了逆时针向探测点和波源之间角度从=5°到=180°范围内一系列表面法向位移的时域波形,并对相同厚度不同外径的铝管的表面波进行对比。数值结果表明表面声波中显著的波为掠面纵波、头波和瑞利波,第一个瑞利波脉冲的极性在传播过程中发生了倒转现象,逆时针向看探测点离波源的角度,当较小时瑞利波脉冲是单极性的(负的),随着角度的增大,瑞利波脉冲逐渐变为双极性的,且双极性中正向极性逐渐增大,到=90°时变为完全双极性(正向和负向对称)。随着角度的进一步增加,双极性中负向极性逐渐减小,到=180°时瑞利波脉冲又变为单极性(正的)。不考虑衍射效应时,圆管中第一个瑞利波脉冲的极性和试样的尺寸无关,仅和探测点离波源的角度相关。