發(fā)布時間：2020-05-30 22:08

【摘要】：Rayleigh波是一種沿著壓電基底表面?zhèn)鞑サ穆暡?其能量主要集中在壓電晶體表面附近一個波長范圍之內,并且Rayleigh波的質點運動軌跡為一個橢圓,所以Rayleigh波器件在微流控制器件和氣體傳感器等領域有著廣泛的研究及應用。Love波是一種在壓電基底表面上的波導層中傳播的剪切橫波,由于Love波的能量主要集中在波導層中,所以對表面干擾非常靈敏。因此,Love波器件在生物傳感器、電子器件及分析芯片等領域得到了廣泛研究和應用。針對目前改變Rayleigh波器件中波的傳播方向和強度較為復雜的問題,設計了一種多叉指換能器Rayleigh波產生器件結構和三維建模方案。在多叉指換能器Rayleigh波產生器件的三維建模中,選取壓電基底材料為128°YX-LiNbO_3,叉指換能器為Al電極,分別對叉指換能器數(shù)目為4、6、8的多叉指換能器Rayleigh波產生器件進行三維模型實驗,驗證了該器件的可行性。實驗結果表明,多叉指換能器Rayleigh波產生器件可以在不同角度激發(fā)Rayleigh波,該器件中的聲波只有X和Y方向的質點位移分量,且質點的最大位移主要集中在器件表面的中心位置。此外,器件的模態(tài)頻率和質點最大位移隨著叉指換能器數(shù)目的增加而增大,因此,產生的Rayleigh波強度和器件的混合性能也會增強。針對Rayleigh波和Love波兩種聲波不能在同一聲波器件中產生的不足,設計了一種Rayleigh波與Love波雙模式聲波產生器件結構和三維建模方案。在雙模式聲波產生器件的三維建模中,通過一個壓電基底材料為128°YX-LiNbO_3,波導層材料為ZnO,叉指換能器材料為Al電極的雙模式聲波產生器件三維模型實驗,驗證了該雙模式聲波產生器件的可行性。實驗結果表明,在49MHz～60MHz的頻率范圍內,該雙模式聲波產生器件有一個Rayleigh波模態(tài)解和一個Love波模態(tài)解,其頻率分別為49.5MHz和49.7MHz。在49.5MHz頻率處的Rayleigh波只存在Y方向和Z方向質點位移分量的周期性變化,而X方向的質點位移分量為0,并且Y方向位移分量與Z方向位移分量相位相差90°。在49.7MHz處的Love波只存在Y方向質點位移分量的周期性變化,X和Z方向的質點位移分量都為0,此時X方向為Love波的純模方向。
【圖文】：

Rayleigh波器件三維模型圖

Rayleigh波器件模型網(wǎng)格劃分圖
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN65

【參考文獻】

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本文編號：2688799