АКУСТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЩЕЛЕВОЙ МОДЫ В СТРУКТУРЕ “ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ – ВАКУУМНЫЙ ЗАЗОР – РЕЗОНИРУЮЩАЯ ПЛАСТИНА”

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты теоретического исследования структуры, включающей линию задержки на основе пластины ниобата лития Y–X среза с двумя встречно-штыревыми преобразователями для возбуждения и приема акустической волны с поперечно-горизонтальной поляризацией в диапазоне частот 1.5–2.2 МГц. Толщина пластины составляла 0.35 мм. Над линией задержки между преобразователями с некоторым зазором располагалась резонирующая пластина ниобата лития Y–X-140° среза. Моделирование производилось при помощи метода конечных элементов. При подаче BЧ напряжения на входной преобразователь на частотной зависимости полных потерь наблюдались ярко выраженные пики резонансного поглощения, связанные с возбуждением щелевой акустической моды. Была вычислена скорость щелевой моды и впервые были найдены механические и электрические поля в линии задержки и в резонаторе. Показано, что на резонансных частотах происходит перекачка энергии акустической волны из линии задержки в резонатор. При этом в резонаторе возникает стоячая SH0 волна, которая содержит более 66% акустической энергии системы, что приводит к подавлению бегущей волны на выходе линии задержки. Этот вывод также подтверждается распределением амплитуды поперечно-горизонтальной компоненты механического смещения в линии задержки и в резонаторе на резонансных частотах и между ними.

Об авторах

А. А. Теплых

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

Саратовский филиал Саратов, Россия

Б. Д. Зайцев

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

Email: zai-boris@yandex.ru
Саратовский филиал Саратов, Россия

А. П. Семёнов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

Саратовский филиал Саратов, Россия

И. А. Бородина

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

Саратовский филиал Саратов, Россия

Список литературы

  1. Гуляев Ю.В., Плесский В.П. Щелевые акустические волны в пьезоэлектрических материалах // Акуст. журн. 1977. Т. 23. № 3. С. 716–720.
  2. Балакирев М.К., Горчаков А.В. Связанные поверхностные волны в пьезоэлектриках // ФГТ. 1977. Т. 19. № 2. С. 613–615.
  3. Балакирев М.К., Гилинский И.А. Волны в пьезокристаллах. Новосибирск: Наука, Сибирское Отделение, 1982. 239 с.
  4. Балакирев М.К., Богданов С.В., Горчаков А.В., Чакушин А.Э. Экспериментальное исследование щелевых волн в LiJO3 // ФГТ. 1979. Т. 21. № 8. С. 2508–2510.
  5. Балакирев М.К., Горчаков А.В. Просачивание упругой волны через зазор между пьезоэлектриками // ФГТ. 1977. Т. 19. № 2. С. 571–572.
  6. Балакирев М.К., Богданов С.В., Горчаков А.В. Туннелирование ультразвуковой волны через щель между кристаллами йодата лития // ФГТ. 1978. Т. 20. № 2. С. 588–590.
  7. Пятаков П.А. Щелевые акустические волны на границе двух пьезоэлектрических кристаллов, разделенных слоем жидкости // Акуст. журн. 2001. Т. 47. № 6. С. 836–842.
  8. Двоешерстов М.Ю.,Чередник В.Н., Петров С.Г., Чириманов А.П. Численный анализ свойств щелевых электроакустических волн // Акуст. журн. 2004. Т. 50. № 6. С. 776–782.
  9. Dvoesherstov M.Yu., Cherednick V.I., Bhattacharjee K. Plate and Gap Acoustic Waves for Highly Sensitive Gas and Liquid Sensors / Proc. of the IEEE Int. Ultrasonics Symposium, 24–27 August 2004. Canada, Montreal. P. 1553–1556.
  10. Гуляев Ю.В., Марышев С.Н., Шевяхов Н.С. Электрозвуковая волна в зазоре пьезоэлектрической пары с относительным продольным перемещением // Письма в ЖТФ. 2006. Т. 32. № 20. С. 18–26.
  11. Вилков Е.А., Марышев С.Н., Шевяхов Н.С. Электрозвуковые волны щелевого типа в составной структуре относительно перемещающихся пьезоэлектриков // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2011. Т. 14. № 2. С. 84–92.
  12. Вилков Е.А., Бышевский-Конопко О.А., Темная О.С., Калябин Д.В., Никитов С.А. Электрозвуковые волны в РТ-симметричной структуре пьезоэлектриков вблизи особой точки // Письма в ЖТФ. 2022. Т. 48. № 24. С. 38–42.
  13. Зайцев Б.Д., Бородина И.А., Теплых А.А., Семёнов А.П. Регулируемая акустическая линия задержки как фазовращатель // Акуст. журн. 2024. Т. 70. № 4. С. 26–32.
  14. Borodina I.A., Zaitsev B.D., Kuznetsova I.E., Teplykh A.A. Acoustic waves in a structure containing two piezoelectric plates separated by an air (Vacuum) gap // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2013. V. 60. № 12. P. 2677–2681.
  15. Зайцев Б.Д., Бородина И.А., Теплых А.А., Семёнов А.П. Исследование щелевой моды в структуре, включающей линию задержки и резонирующую пьезоэлектрическую пластину // РЭНСИТ: Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2024. Т. 16. № 4. С. 449–456. doi: 10.17725/rensti.2024.16.449
  16. Borodina I.A., Zaitsev B.D., Teplykh A.A. The influence of viscous and conducting liquid on characteristics of slot acoustic wave // Ultrasonics. 2018. V. 82. P. 39–43.
  17. Borodina I.A., Zaitsev B.D., Burygin G.L., Guliy O.I. Sensor based on the slot acoustic wave for the non-contact analysis of the bacterial cells – Antibody binding in the conducting suspensions // Sensors and Actuators B: Chemical. 2018. V. 268. P. 217–222.
  18. Зайцев Б.Д., Кузнецов И.Е. Акустические волны в тонких пьезоэлектрических пластинах. М.: Радиотехника, 2018. 239 с.
  19. Zaitsev B.D., Teplykh A.A., Kuznetsova I.E. The peculiarities of energy characteristics of acoustic waves in piezoelectric materials and structures // Trans. Ultrason. Ferroel. Freq. Contr. 2007. V. 54. No 3. P. 605–611.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).