Параметры пьезоэлемента в резонаторной возбуждающей системе

1.2.1. Подслой
материал медь (Cu) (изотропная)
толщина g, мкм 0,28
плотность (10³ кг/м^{3) 8,96}
скорость продольных упругих волн (10³ м 4,7
удельная электропроводность (10⁷ См/м) 4,5

1.2.2. Пьезослой
материал окись цинка (ZnO) (мозаичный кристалл)
ориентация [0001]
толщина пленки h, мкм 2,8
плотность (10³ кг/м³ 5,64
скорость продольных упругих волн в направлении [0001] (10 м/с) 6,094
диэлектрическая проницаемость ε₀ ε^s₃₃ (10^-11 Ф/м) 7,8234
пьезоэлектрическая константа e, (Кл/м² ) 1,14

упругая постоянная C₃₃₃₃, (10¹⁰ Н/м²) 21,0941
1.2.3. Диаметр контакта пьезоэлемента с центральным проводником
коаксиального резонатора (мм) 0,5
1.3. Параметры кристалла - звукопровода
материал алюмоиттриевый гранат (Y₃ Al₅ O₁₂)
ориентация [110]
длина, мм 16,5
сечение, мм² 4х4
плотность (10³ кг/м³) 4,55
скорость продольных упругих волн (10³ м/с) 8,6

2. Преобразователь с коаксиальной возбуждающей системой

2.1. Параметры коаксиальной возбуждающей системы.
2.1.1. Размеры.
Диаметры внешнего и внутреннего проводников коаксиального
трансформатора в мм (соответственно) 2 и 1,5
диаметр контактной площадки на внутреннем проводнике, мм 1,2 длина “четвертьволнового” трансформатора l, мм 87
2.1.2. Коэффициент стоячей волны (K) и фаза коэффициента
отражения φ в плоскости ( x x)

2.2. Параметры кристалла-звукопровода в коаксиальной возбуждающей
системе - те же, что и в резонаторной системе, см. п 1.3.
2.3. Параметры пьезоэлемента в коаксиальной возбуждающей системе
- те же, что и в 1.2.1. и 1.2.2.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Дайте краткую характеристику объемных, поверхностных, волноводных и
канализированных упругих волн. Приведите примеры применения упругих волн на СВЧ.
2.Запишите основные уравнения, описывающие электромеханические процессы в пьезоэлектрическом кристалле.
3. Как выводится уравнение движения упругодеформированной среды?
4. Получите волновое уравнение для плоских объемных акустических волн.
5. Дайте определение плотности потока упругой энергии, акустического импеданса и акустического волнового сопротивления.
6. Что понимается под коэффициентом электромеханической связи?
7. Запишите определение коэффициента электроакустического преобразования.
8. Получите формулу, связывающую коэффициент преобразования с коэффициентом отражения в волноводе и сопротивлением излучения пьезоэлемента.
9. Опишите схему вывода формулы для расчета сопротивления излучения пьезоэлемента.
10. Расскажите в общих чертах как выводятся формулы для расчета коэффициентов преобразования в случаях резонаторной и коаксиальной возбуждающих систем.
11. Как устроены резонаторная и коаксиальная возбуждающие системы?
12. Нарисуйте структурную схему экспериментальной установки и расскажите
как она работает.
13. Дайте вывод рабочих формул, связывающих коэффициент преобразования
и затухания упругой волны с измеряемыми величинами: полными потерями, отношением мощностей соседних эхо-импульсов и КПД контура.
14. Расскажите как правильно измерить полные потери, когда циркулятор
используется за пределами своего рабочего диапазона частот.
15. Как измеряется КПД контура в случаях резонаторной и коаксиальной
возбуждающих систем? Дайте выводы соответствующих рабочих формул.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ю. А. Зюрюкин, В. И. Наянов, В. А. Полотнягин. К теории возбуждения
гиперзвуковых волн пьезоэлектрическими преобразователями. // Радиотехника и электроника. 1970. Т.15. № 4. С. 797-805.
2. Ю. А. Зюрюкин, В. И. Наянов, В. А. Полотнягин. К теории возбуждения гиперзвуковых волн пьезоэлектрическими преобразователями (тонкопленочные преобразователи). // Радиотехника и электроника, 1970. Т.15. № 5. С. 1059-1067.
3. Э. Дьелесан, Д. Руайе. Упругие волны в твердых телах. М. Наука, 1982.
4. Дж. Най. Физические свойства кристаллов. М. Мир, 1967.
5. Дж. Мак-Фи. Распространение и усиление звуковых волн в пьезоэлектрических полупроводниках. // Физическая акустика, под ред. У. Мэзона. Т. 4А. С. 13. М. 1969.
6. Д. Берлинкур, Д. Керрон, Г. Жаффе. Пьезоэлектрические и пьезомагнитные материалы и их применение в преобразователях. // Физическая акустика, под ред. У. Мэзона. Т. 1А. С. 204. M. 1966.
7. М. А. Григорьев, В. В. Петров, А. В. Толстиков. Сверхвысокочастотный пьезопреобразователь с электродами конечной толщины в качестве нагрузки коаксиальной линии. // Радиотехника и электроника, 1990, Т. 35, N 9, С. 1977-1987.
8. М. А. Григорьев, С. С. Курышов, А. В. Толстиков. О влиянии конечной толщины электродов при возбуждении объемных упругих волн пьезоэлектриками класса 6mm с произвольной ориентацией оси 6. // Акустический журнал. 1990. Т. 36. N 2.С.255-261.
9. Х. Мейнке и Ф. Гундлах. Радиотехнический справочник. M. Госэнергоиздат, 1960.
10. Р. А. Браже, М. А. Григорьев. Влияние потерь в электродинамической системе на коэффициент преобразования СВЧ электроакустического преобразователя. // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1972. Вып. 3. С.16-21.
11. Б. С. Данилин, Б. Ф. Мочалов, Н. Н. Стрельцова, Т. Д. Шермергор. Осаждение пьезоэлектрических пленок окиси цинка в магнетронной системе ионного распыления. // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 1980. Вып.3 (87). С. 62-65.
12. М. А. Григорьев, Б. Д. Зайцев, А. В. Цыбин. Затухание продольных упругих волн в тонких пленках на частоте 9.4 ГГц. // Письма в ЖТФ. 1979. Т. 5. N1. С. 50.
13. В. И. Калинин, Г. М. Герштейн. Введение в радиофизику. M. ГИЗ Тех.-теор.лит. 1957.
14. А. Л. Фельдштейн, Л. Р. Явич, В. П. Смирнов. Справочник по элементам
волноводной техники. Гос. энергоизд. М. Л. 1963.
15. М. А. Григорьев, Б. Д. Зайцев, В. В. Петров, А. В. Толстиков. Об ошибках при измерении на СВЧ коэффициента электроакустического преобразования и затухания упругих волн эхо-методом. // Акустический журнал. 1983. Т. 27. N 3. C. 351-357.
16. М.А. Григорьев, Ю.Н. Навроцкая. Эхо-импульсный метод исследований с
применением эффективных гиперзвуковых преобразователей. // Акустический журнал. 1996. Т.42. №2. С. 276-278.
17. К. Шимони. Теоретическая электротехника. М. Мир. 1964.
18. Э. Л. Гинзтон. Измерения на сантиметровых волнах. М. И. Л. 1960.