РАЗРАБОТКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДАВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Вопросы радиоэлектроники. 2018; : 74-78

РАЗРАБОТКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДАВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Шмидт Д. А.

https://doi.org/10.21778/2218-5453-2018-9-74-78

Аннотация

Представлены результаты разработки чувствительного элемента (ЧЭ) давления на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Использован новый принцип воздействия на распространение ПАВ в ниобате лития для повышения разрешающей способности и точности ЧЭ при измерении низких значений давления. Новизна технического решения заключается в использовании областей механических напряжений разной направленности в пределах одного акустического пути линии задержки для увеличения девиации измерительного сигнала. Для этого использовано явление знакопеременного изменения скорости распространения ПАВ в зависимости от механических напряжений сжатия и растяжения пьезокристалла. При поиске и оценке конструктивных решений использовались средства ANSYS Workbench. Выполнены расчеты распределения и характера механических напряжений пьезокристалла, распределения скорости распространения ПАВ по пьезокристаллу, затухания ПАВ в зависимости от механических напряжений отрезка пьезокристалла, а также проведен расчет импульсного отклика измерительного канала. Подтверждена работоспособность предложенного принципа. Определены технологии получения глубоких выборок в ниобате лития.

Список литературы

1. Морган Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах. М.: Радио и связь, 1990. 416 с.

2. Патент РФ № 2592055 C1. Чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах для измерения температуры // Анцев И. Г., Сапожников Г. А., Богословский С. В., Шмидт Д. А. Заявитель и патентообладатель: ОАО «Научно-производственное предприятие «Радар ммс»; заявл. 16.06.2015, опубл. 20.07.2016. Бюл. № 20.

3. Ashok L., Epstein N., Epstein M. Strain Effects in SAW Devices. Proceedings of the IEEE, vol. 64, no. 5, 1976, pp. 613–615.

4. Drafts B. Acoustic Wave Technology Sensors. IEEE transactions on microwave theory and techniques, April 2001, vol. 49, no. 4, pp. 3–8.

5. Wang J., Wu R., Du J., Huang D. Effect of Initial Stresses on Surface Acoustic Waves Propagating in Infinite Elastic Plates. Ningbo University. IEEE Xplore, 2007, pp. 1–4.

6. Kannan T. Finite Element Analysis of Surface Acoustic Wave Resonators, University of Saskatchewan, 2006, pp. 127–129.

Issues of radio electronics. 2018; : 74-78

DEVELOPMENT OF A SURFACE ACOUSTIC WAVE PRESSURE SENSING ELEMENT

Schmidt D. A.

https://doi.org/10.21778/2218-5453-2018-9-74-78

Abstract

Results of a study and development of a surface acoustic wave (SAW) pressure sensing element are presented. A new method of influencing the propagation of SAW waves in lithium niobate substrate is studied, to improve the resolution and precision of pressure sensing elements when measuring low pressure. The implementation uses areas of mechanical stresses of different vectors to maximize the deviation of the sensing signal. For this purpose the phenomenon of alternating variation of SAW propagation speed is used. For research, development and estimation of the sensing element design the ANSYS Workbench was used. Calculations of mechanical stress distribution and its vectors on the piezocrystal, the distribution of SAW velocity along the piezocrystal and SAW damping depending on the stress of a piezocrystal section, as well as calculations of the measuring channel pulse response were accomplished. Efficiency of the proposed principle is confirmed. Deep sampling technologies in lithium niobate are determined.

References

1. Morgan D. Ustroistva obrabotki signalov na poverkhnostnykh akusticheskikh volnakh. M.: Radio i svyaz', 1990. 416 s.

2. Patent RF № 2592055 C1. Chuvstvitel'nyi element na poverkhnostnykh akusticheskikh volnakh dlya izmereniya temperatury // Antsev I. G., Sapozhnikov G. A., Bogoslovskii S. V., Shmidt D. A. Zayavitel' i patentoobladatel': OAO «Nauchno-proizvodstvennoe predpriyatie «Radar mms»; zayavl. 16.06.2015, opubl. 20.07.2016. Byul. № 20.

3. Ashok L., Epstein N., Epstein M. Strain Effects in SAW Devices. Proceedings of the IEEE, vol. 64, no. 5, 1976, pp. 613–615.

4. Drafts B. Acoustic Wave Technology Sensors. IEEE transactions on microwave theory and techniques, April 2001, vol. 49, no. 4, pp. 3–8.

5. Wang J., Wu R., Du J., Huang D. Effect of Initial Stresses on Surface Acoustic Waves Propagating in Infinite Elastic Plates. Ningbo University. IEEE Xplore, 2007, pp. 1–4.

6. Kannan T. Finite Element Analysis of Surface Acoustic Wave Resonators, University of Saskatchewan, 2006, pp. 127–129.

РАЗРАБОТКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДАВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Аннотация

DEVELOPMENT OF A SURFACE ACOUSTIC WAVE PRESSURE SENSING ELEMENT

Abstract

События