由于表面粗糙引起的激光声表面波色散的实验和理论研究

表面粗糙是材料制造过程中必有的副产物, 粗糙表面会引起其中传播的声表面波的速度发生变化. 在利用激光声表面波对材料性质进行评估时, 常用宽带的激光声表面波速度频散特性对材料性质进行反演. 为了研究表面粗糙度是否能作为反演的特征参数之一, 本文建立了激光在表面粗糙样品中激发声表面波、聚偏氟乙烯换能器宽带接收声表面波的实验装置来研究不同粗糙度表面对声表面波速度的影响; 理论上建立了激光在粗糙表面中激发声表面波的计算模型, 利用有限元法得到声表面波的时域特征, 并进一步得到声表面波的速度色散曲线, 理论结果和实验结果能很好地拟合. 这为利用激光声表面波对表面粗糙的评估提供理论和实验依据. 关键词： 表面粗糙 激光声表面波 速度色散 聚偏氟乙烯传感器 有限元法     

一种高灵敏度的桥型声表面波应变传感器*

为了提高声表面波传感器应变灵敏度,该文提出了一种桥型声表面波应变传感器。首先根据受压弯曲构件中应变分布特点设计了桥型声表面波应变传感器,并建立有限元模型,结合微扰法分析了桥型结构几何参数与声表面波应变传感器灵敏度的关系。根据分析结果确定桥型声表面波应变传感器几何结构参数,并与传统声表面波应变传感器的应变灵敏度进行了对比研究,在此基础上搭建受压弯曲微动平台开展实验研究,结果表明:在直梁构件受压弯曲应变测量时,Y34°切向的桥型声表面波应变传感器的应变灵敏度为1692 Hz/με,传统声表面波传感器应变灵敏度为1328 Hz/με,桥型声表面波应变传感器的应变灵敏度较传统声表面波应变传感器有明显提高。     

利用光的热效应产生射频表面声波

利用光的热效应激励射频频段声表面波,并同时分出部分光以作为光学法检测声表面波的光源,就可能获得声表面波场分布的频闪像.这种方法用来研究声表面波传播特性.特别是因为这种激励和检测声表面波的方法都是非接触式的,因而可用来测量某些特殊物理条件下的声表面波传输特性,并通过测量声表面波速度、声吸收系数等物理量的变化规律,来研究物质的某些特性. 显然,要应用这种新方法,首先要有足够高的光-声转换效率.这方面近来有较大进展.1975年,Lee和Jackson[1]用调Q的YAG激光器为激励源(光波长1.06um.脉宽28ns,光强350W/cm2),在Y切LiNbO3…     

利用激光超声研究功能梯度材料中声表面波的传播特性

利用有限元的方法建立了脉冲激光在功能材料中激发声表面波的理论模型,根据该理论模型分别分析了脉冲激光在不同空间调制下所激发的声表面波(SAWS)在功能梯度材料表面的传播特性,以及不同力学参量变化对所激发的声表面波传播特性的影响.模拟结果表明,线源激发的宽带声表面波在功能梯度材料表面传播时,声表面波会出现明显的色散效应;当...     

声表面波气相色谱仪快速定性分析姜黄挥发油

应用声表面波气相色谱仪快速定性分析姜黄挥发油。声表面波气相色谱仪采用DB-5毛细管色谱柱,初始温度45℃,按6℃/s程序升温至160℃,将检测结果与气相色谱-质谱仪结果进行比较。在姜黄挥发油定性分析中,声表面波气相色谱仪20 s完成检测,而气相色谱-质谱仪需要30 min完成,声表面波气相色谱仪检测更高效;同时,声表面波气相色谱仪与气相色谱-质谱仪共同检测出姜黄挥发油中10种化学成分,且10种化学成分相对百分含量总和占挥发油总成分的90%以上,由于色谱柱长度区别,声表面波气相色谱仪检出的化学成分相对较少;定量分析中,对声表面波气相色谱仪进样方式进行了考察,顶空进样与液体进样对化学成分相对百分含量检测有较大差异;采用与气相色谱-质谱仪一致的液体进样方式,对姜黄挥发油中反式石竹烯定量分析,声表面波气相色谱仪最低检出限可以达到16.9 pg,在0.001624～0.01624 mg/mL范围内R=0.9976具有较好的线性关系,且精密度和重复性较好。声表面波气相色谱仪能够用于姜黄挥发油的快速定性和定量分析,为中药挥发油的分析提供了新的快捷的检测技术基础。     

声表面波气相色谱快速定性分析姜黄挥发油*

应用声表面波气相色谱快速定性分析姜黄挥发油。声表面波气相色谱采用DB-5毛细管色谱柱,初始温度45℃,6℃/s程序升温至160℃,检测结果与气相色谱质谱结果进行比较。姜黄挥发油定性分析中, 声表面波气相色谱20s完成检测,而气相色谱-质谱需要30min完成,声表面波气相色谱检测更高效;同时,声表面波气相色谱与气相色谱质谱共同检测出姜黄挥发油中10种化学成分,且10种化学成分相对百分含量总和占挥发油总成分的90%以上,由于色谱柱长度区别,声表面波气相色谱检出的化学成分相对较少;定量分析中,对声表面波气相色谱进样方式进行了考察,顶空进样与液体进样对化学成分相对百分含量检测有较大差异;采用与气相色谱质谱一致的液体进样方式,对姜黄挥发油中反式石竹烯定量分析,声表面波气相色谱最低检出限可以达到16.9 pg,在0.001624~0.01624 mg/mL范围内R=0.9976具有较好的线性关系,且精密度和重复性较好。声表面波气相色谱能够用于姜黄挥发油的快速定性和定量分析,为中药挥发油的分析提供了新的快捷的检测技术基础。     

我国声表面波研究与发展

本文综述了我国声表面波研究简要发展历程及现状,指出了今后我国声表面波研究发展的重点。     

移动通讯用声表面波器件发展近况

本文首先回顾了民用声表面波器件的最新发展概况．随着移动通讯的发展，声表面波器件的最大应用市场将是通讯，而低插损声表面波滤波器成为新的研究高潮．本文因此随后简要介绍了几种主要的低插损结构的研究情况及其在移动通讯中的应用．最后，展望了声表面波器件的发展趋势．     

声表面波在厚金属栅阵中的耦合模参数

提出了一种研究声表面波在压电晶体厚金属栅阵中传播特性的理论方法。将有限元和声表面波在周期栅阵中的变分原理分析方法相结合,在陈东培和H.A.Haus理论基础上、用有限元分析金属短路栅对声表面波传输特性的影响,将力学负载贡献的耦合模参数用有限元矩阵表示,使其适用于声表面波在厚金属或任意形状栅条中传输情况,给出了具体理论分析方法和相应的理论表达式。最后,具体研究了几种压电晶体上金、铝或银栅阵中声表面波的传输特性,通过数值计算给出了声表面波的耦合模参数。      

英国ULTRASONICS期刊消息

英国ULTRASONICS期刊主办的国际超声会议’93(UI’93)将于1993年7月在奥地利维也纳召开。 Ultrasonics期刊欢迎各国作者投稿。稿件内容包括:超声学物理(声-光、超声显示、超声成象、声电装置、声表面波、声显微镜、声发射、超声传播、激光器用于超声、化学反应),非线性超声,医学,生物和化学超声,水声,功率超声,超声无损检测,超声换能器等。     

声表面波介质表面受力条件下的波速变化研究

为了计算力负载直接作用在声表面波传播表面时波速的变化特性,通过有效材料系数将负载引入,并用广义Green函数计算声速,得到了数值计算的结果,并用声表面波谐振器进行了实验.实验结果表明,将力负载直接加载在声表面波的传播表面时,波速变化量和力负载大小近似为线性关系,该加载方式下,实验中声表面波谐振器的谐振频率对外加质量负载有较高的灵敏度,可达1900 Hz/g.     

左手系材料界面上的非线性TE电磁波

针对电磁波在非线性左手系材料中的传播性质, 分别研究了左、右手系材料界面以及两左手系材料界面上非线性TE表面波的传播行为讨论了导波的频率特性、色散关系以及群速度随频率的变化规律分析表明，两种界面上的非线性TE表面波均存在频率通带和禁带，且带宽是传播功率的函数揭示了在一定条件下，左、右手系材料界面上既可以支持正向传播的非线性TE表面波，也可以支持反向传播的非线性TE表面波；两左手系材料界面上表面波的传播性质因材料参量的变化差异较大，一定参量条件下，该界面上仅支持反向传播的非线性TE表面波.     

超声波波型转换与表面波的检测

分析了超声波纵波、横波、表面波3种波型的产生条件和声速关系,检测了超声波在固体表面的波型转换,并测量了声表面波的速度,讨论了声表面波在超声延迟线方面的应用.     

ZnO/Diamond/Si结构中声表面波传播特性分析

基于递归刚度矩阵方法, 建立了多层结构声表面波表面有效介电常数模型, 计算出了ZnO/Si结构声表面波的相速度频散特性, 与实验结果符合较好, 表明本文所建模型的准确性和有效性. 进一步计算得到了三层结构(ZnO/Diamond/Si)声表面波的相速度和机电耦合系数的频散规律, 获得此结构最优的高波速和高机电耦合系数组合及达到最优组合所需控制的变量, 为高频高性能声表面波器件设计和优化提供了有益参考. 关键词： 声表面波 多层结构 递归刚度矩阵 表面有效介电常数     

矩形表面波探头声场的高斯声束叠加法

利用矩形压电晶片和有机玻璃楔块折射可激励出超声表面波,广泛用于固体近表面缺陷检测和材料特性测量.由于描述表面波三维声场的理论方法还鲜有报道,因而主要采用简化的表面波二维声场模型来定量分析这类问题.高斯声束模型近些年被广泛应用于解决超声体波传播的各种复杂问题,然而,目前还没有将其扩展应用到超声表面波的声场的计算中.通过结合表面波格林方程和矩形换能器的高斯声束模型,推导出基于高斯声束叠加的表面波三维声场解析解.进一步,将该方法与点源叠加的数值解进行了分析比较,计算结果表明表面波声场的高斯声束叠加方法在具有较好计算精度的同时,还具有更快的计算效率.     

短路金属栅对正入射瑞利波的散射

由压电晶体动力学方程等出发,用电表面边界微扰技术得到了入射声表面波在栅区激发的微扰电场及电荷分布;将这些电荷作为表面激发源,用积分变换得到了包括散射声表面波和体波的一般积分解。数值计算了YZ-LiNbO_3,表面上短路金属栅对正入射瑞利波散射的声表面波,给出了其反射系数,前向散射系数等与栅条宽度的关系;进而导出了声表面波经过金属栅时的相速变化。理论计算与实验测量结果符合较好。     

近表面层黏性模量梯度变化的复合平板中激光热弹激发声表面波的传播特性

考虑复合平板近表面层的黏性模量变化特性,建立激光在复合平板中热弹激发声表面波的有限元模型,系统研究复合平板中声表面波的传播特性,并讨论近表面层的黏性模量、厚度与Lamé常数对声表面波衰减特性的影响,在此基础上,结合理论计算的色散与衰减曲线对声表面波传播特性进行验证.本研究为激光超声技术无损评估复合平板近表面层的力学性能提供理论指导,同时也为研究复合平板表面微裂纹问题提供可行性思路.     

近表面弹性性质连续变化材料中激光声表面波的理论研究

基于金属材料近表面层弹性性质（杨氏模量）的连续变化，建立了一种激光在基底上的梯度材料中激发声表面波的理论模型，并用有限元方法模拟了脉冲激光作用于材料上表面激发出的超声波及其传播过程.讨论了表面层厚度的变化以及表面层弹性性质的变化对热弹条件下产生的声表面波波形特征的影响，并分别计算了两种情况下的声表面波的相速度色散，得到了两种情况下声表面波的变化规律.     

在YZ—LiNbO_3金属化表面上弧形叉指换能器激励的声表面波聚焦

一、引 言 近年来,声表面波卷积器因其高速信号处理能力而引人注意。其中利用材料非线性效应作成的弹性卷积器,因其结构简单、造价低廉而尤其受人重视。然而,由于弹性非线性系数比较小,因而通常要用大孔径叉指换能器来激励宽的声束,而后设法压缩束宽,使得互作用区内有高的声强。从弹性卷积器的要求来看,考虑压缩效果的指标主要是:在尽量小的距离内达     

旋磁晶体界面上的非线性TM表面波

研究微波激发下非线性反铁磁晶体与线性铁磁晶体交界面上TM(TransverseMagnetic)波的非线性行为.理论分析表明,非线性TM表面波存在频率通带和禁带,通过调节导波功率可以实现通带和禁带之间的转换.揭示了该导波系统可以激发后向表面波,其群速度与相速度反向.前向表面波和后向表面波的通带宽度一般可达到10GHz左右 关键词：