基于叉指换能器逆压电效应的激光检测新方法

使用激光在晶体表面激发的声表面波,尝试根据叉指换能器的逆压电效应来探测激光,从而实现声场的变化反演激光照射情况。在讨论激光照射对铌酸锂晶体中声表面波传播特性造成的影响时,建立了点状激光照射的热弹理论模型,首先排除环境温度整体变化的影响,证明了光对声场的影响和照射晶体内部温度梯度的变化有关;然后设计13MHz为中心频率的叉指换能器,从模拟与实验效果对比来看,由激光激发的声表面波影响了原叉指激发波的频率,13MHz及周围频率时的声压变化明显,中心频率迁移到15MHz,声压值波动衰减,从而反演激光的存在;通过理论和实验分析证明了声场检测激光的可行性,可以开拓性地将叉指换能器作为特殊传感器,可用于激光窃听等特场合。     

LiNbO3高阻抗SAW滤波器的IDT特性分析

论述了ＬｉＮｂＯ３高阻抗声表面波滤波器的二分割和三分割叉指换能器的特性。     

幅席加权的等间隔交替抽样理论

本文用抽样理论证实了在声孔径加权的声表面波叉指换能器中指条极性的放置原理;换能器的指条极性主要取决于加权函数的形式。根据本文所证明的理论,抽样指条的极性必须在加权函数过零点处倒相放置。最后对单指和分裂指换能器给出了按抽样规定的指条极性在工艺上的设计公式。     

用多次孔径、相位校正法补偿声表面波衍射的研究

由于切趾加权叉指换能器中小孔径电极的存在，表面波的衍射成了一个不可忽略的二阶效应．它严重影响到实验滤波器在通带附近的旁瓣抑制．讨论了抛物线近似的衍射理论及考虑衍射后的叉指换能器频率响应和时间响应，并利用中心频率法与有效电极法分别对叉指换能器的电极孔径、相位作了多次叠代校正，补偿了器件中的衍射效应．还对校正和未校正的多种情况下的叉指换能器实验频率响应做了对比、分析．所用的方法也适合于声表面波其它二阶效应的修正．     

声衰减系数中的相位对消假象

本文首先分析了测量声衰减的信号接收装置。在此基础上,用直径0.06、0.5和1.4cm的三种压电接收换能器,在1—6MHz的频率范围内,测量超声在猪的心、肝、肌肉和脂肪组织中的声衰减系数,以研究这类换能器的相位对消效应对声衰减值造成的假象。经过实验证明:在测得的声衰减系数值中,确实潜在着压电换能器相位对消效应造成的假象;此种效应对声衰减数据的贡献大小,与接收换能器的面积大小相对应,同理论分析相一致;当使用小面积的换能器时,衰减系数与频率之间接近为线性关系。因此,要提高测量组织声衰减的精度,应采用小面积的压电换能器,或聚焦换能器。如果选用电声换能器、辐射力法和热学方法测量,可完全避免相位对消效应造成的假象。     

切向极化薄壁压电陶瓷圆管电声换能器理论

本文在简化假设下,导出切向极化压电陶瓷薄壁国管换能器无负载电导纳方程,它可用以计算k_(31),k_(33),d_(31)和d_(33)等机电参量,进而建立薄壁管在水介质中振动方程,给出直至超过径向共振频率的宽频域内发射声功率和接收灵敏度关系式。顺便就辐射阻抗对发射声功率与接收灵敏度的影响作了讨论。本文所建议的方法,在计算切向极化(还有径向极化)陶瓷圆管换能器的发射与接收特性上,具有明显的优点。     

周期叉指阵中的指间多次反射问题

对于叉指降中指间多次反射的影响,一般先假定一定的阻抗不连续值,然后用矩阵连乘进行繁复的数值计算。本文中引入两个有物理意义的参量,对指间多次反射的影响导出解析式子,便于分析叉指阵的参量与特性的关系。讨论了反射栅格的反射特性、叉指换能器的换能频响和叉指换能器内的生长曲线。     

基于多条耦合器声表面波器件的小波重构

提出了一种基于多条耦合器声表面波器件实现小波重构的新方案．利用基于多条耦合器声表面波器件的传递函数等于输入与输出加权换能器传递函数之积的关系，对输入、输出叉指换能器分别进行小波和重构小波加权，在单块器件上实现了小波重构功能，避免了二次插入损耗的产生．利用多条耦合器和双声路对称结构，将沿晶体表面传播的体声波进行了分离和消除，抑制了三次渡越信号，降低了接收损耗，使器件的响应特性得到了改善．实验结果表明，用新方案实现的小波重构器件比用早期方案实现的小波重构器件在插入损耗、体声波抑制、通带波纹和接收损耗方面均有明显的改善．     

非铁磁性金属材料螺旋线圈电磁超声换能器接收效率场路耦合分析

针对电磁超声换能器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)接收信号十分微弱的问题,建立包括螺旋线圈EMAT换能过程和接收等效电路的场路耦合有限元模型;分析阻抗匹配参数、线圈导线直径、前置放大器的输入阻抗和铜背底至线圈间距对EMAT接收效率的影响规律。研究结果表明:当线圈导线直径为0.25 mm,前置放大器输入阻抗为1 k?,铜背底至线圈距离为0.5 mm时,实验接收横波信号幅值可以提高3倍以上;场路耦合分析方法能够综合考虑接收电路的输出增益和接收EMAT的换能效率,可以更准确地指导EMAT系统设计。     

PVDF多层结构换能器的方向特性

本文研究了适合于水下声成像用的多层结构PVDF-DMOS压电接收挟能器之方向特性。给出了两类典型的多层结构声传输模型,获得了它们的方向特性计算公式。并对PVDF换能器的声交叉耦合现象作了分析。通过实例证明了理论与实际的一致性。本文可供设计其它PVDF传感器件时参考。     

光衍射法检测叉指换能器激发的声场分布及其倒速度图

本文介绍了利用声波引起的光衍射现象研究在铌酸鋰晶体和石英晶体的某些切割表面的叉指换能器所激发的声场分布及其倒速度图。所采用的实验方法有简单光探针技术,暗场法以及倒速度图显示等三种。分别对线性调频叉指换能器向两端辐射声功率流的不对称性、叉指换能器激发声场的能量分布以及叉指换能器激发各种声波的倒速度图进行了初步的研究和简单的讨论。     

复合管压电超声换能器的负载特性

对复合管压电超声换能器在液体中的声辐射负载特性进行了研究.推导出换能器在液体介质中的径向声辐射阻抗.在等效电路的基础上,得到有载复合管压电超声换能器的频率方程,探讨了有载复合管换能器的输入阻抗随液面半径变化的关系.数值计算表明,随着液面半径的增大,换能器径向辐射阻抗的模在0～∞周期性变化.换能器在液体负载下会产生谐波共振,谐波数目随液面半径增大而增加.此外,换能器的共振频率随液面半径按半波长整数倍呈现周期性变化,反映驻波声场的特点.通过实验测量了复合管换能器在水负载介质中的共振频率及谐波共振频率,理论和实验测量结果吻合较好.     

低频声表面波器件的设计与制作

采用数字傅里叶变换技术设计并制作了一个中心频率为44MHz，1dB带宽为8MHz，带外抑制大于60dB，插损小于28dB的带通滤波器．发射和接收叉指换能器均采用数字傅里叶变换技术．整个声表面波滤波器的制作工艺流程是：基片抛光打磨、清洗、镀膜、匀胶、光刻、腐蚀和显影．实验结果分析表明此带通滤波器满足各项指标．     

圆柱超声换能器的负载特性及其电声效率

对圆柱超声换能器在液体中的负载特性进行了研究,推导得出了换能器在液体介质中径向声辐射阻抗,并得出了有载圆柱压电超声换能器的频率方程;探讨了有负载的圆柱换能器输入阻抗随液面半径变化的关系.理论计算表明:随着液面半径的增加,换能器径向辐射阻抗在-∞～∞周期性变化;换能器在液体中会产生谐波共振,谐波数随液面半径的增大而增加.通过实验测量了圆柱换能器在水介质中的谐波共振频率,理论和实验测量结果吻合较好.此外,实验测定了换能器在水介质中的电声效率.     

基于多条耦合器声表面波式小波重构器件的延时补偿方案

针对基于多条耦合器声表面波式小波重构器件中各个尺度器件之间时间不同步的问题，提出了补偿多条耦合器和输出叉指换能器之间距离来实现时间同步的延时补偿方案．该方案利用声表面波在晶体基片表面的延时特性，通过在声表面波器件内部进行延时补偿，确保了各个尺度重构器件在同一触发信号作用下具有相同的响应时间，解决了由于时间不同步造成的重构误差问题，避免了由于利用外部延时电路而增加器件的体积和功耗．对一个具有三尺度、基于多条耦合器声表面波式小波重构器件的延时补偿实验结果表明，该方案能够有效地解决不同尺度小波重构器件之间的时间不同步问题．     

声表面波器件用的压电材料

声表面波技术的发展是本世纪六十年代末七十年代初无线电电子技术最有意义的成就之一,目前已制成了完成种种功能的声表面波器件,如滤波器,延迟线,振荡器、放大器、利用非线性效应的器件、声光器件以及表面波声摄象装置等。这些表面波器件的主要组成部分是压电材料基片和叉指电极换能器。压电材料的性能对声表面波器件的发展有很大的影响,本文简单介绍声表面波器件用的压电材料。一、声表面波器件用的压电材料     

多极子阵列声波测井仪系统设计及现场测试

设计一种新型多极子阵列声波测井仪,该仪器是当前油田现场测井服务中的重要装备。仪器的整体结构由上电子短节、声系和下电子短节等3个相对独立的部分组成,声系由发射声系、隔声体和接收声系组成。发射声系包括单极换能器、交叉偶极换能器和四极换能器,阵列化的接收声系包括8组频率为0.5~30 kHz宽带接收换能器组,共32个接收换能器单元。主测控电子线路短节包括以DSP为核心的控制电路、数据采集电路、前置接收电路及井下低压供电电路等几部分。由发射逻辑控制器、供电电路、高压储能电路、驱动电路、高压激励电路和脉冲变压器构成高压脉冲激励源。通过分析测井资料实例,说明仪器测量的正确性;并表明了仪器具有好的一致性和重复性。     

抽指加权叉指换能器(IDT)的计算机辅助设计

本文对抽指加权换能器进行了计算机辅助设计,提出了抽指加权IDT的计算机辅助设计程序,设计了中心频率为69MH_z的SAW叉指换能器,计算了理论频响,其旁瓣抑制达到42分贝,最后进行了实验验证。     

一种测量超声换能器导纳特性的新方法

介绍一种应用计算机快速测量超声换能器导纳特性的新方法。这种方法采用锁相环频率合成器作为测试信号源,通过软件编程控制频率合成器的频率变化;换能器在不同频率下的电压,电流及其相位差,通过Ａ／Ｄ变换后送入计算机,求得换能器的导纳特性,测量结果以曲线的形式显示,并可存储及打印。     

非线性调频声表面波双色散的研究

自从声表面波(SAW)技术渗透入电子学领域以来,应用 SAW 器件产生讯号和处理讯号已成为电子学中的一个活跃分技。实践表明,非线性调频讯号能用非线性调频 SAW 色散延迟线产生。非线性调频 SAW 色散线也能够由双色散结构来实现。本文报道了对时带宽积为160,相对带宽为3%的幂级数调频 SAW 色散线的研究结果。提出了两种设计双色散结构(DD)的幂级数调频色散线(PFM-DL)的方法。给出了理论计算的和实验观察到的频谱、自相关脉冲、群延迟特性。一般说来,这些方法也适用于其他非线性调频色散线。要注意的是,只有频域和时域即叉指换能器的几何图形之间保持着福氏变换关系时才能运用这一方法。