新型掺碳二氧化硅-薄膜体声波谐振器结构及其仿真验证

一定厚度的低声阻抗支撑层可以在薄膜体声波谐振器(FBAR)与衬底之间形成声学隔离层,防止声波泄漏到衬底当中。掺碳二氧化硅(CDO)是一种低声阻抗材料,对FBAR具有较好的温度补偿效果,可以作为FBAR与衬底之间的声学隔离层,从而构成一种新型的CDO-FBAR。为了分析CDO-FBAR与通孔型FBAR相比性能是否退化,以及CDO声学隔离层所需厚度,采用多物理场耦合仿真软件分析了CDO-FBAR和通孔型FBAR的谐振频率、Q值、有效机电耦合系数和S参数,并提取了CDO-FBAR纵向振动位移。分析结果表明：CDO-FBAR的谐振频率整体向下漂移;CDO声学隔离层导致S参数的寄生干扰;由于声学损耗增加,Q值略有降低,其中并联谐振点处的Q值降幅更大;有效机电耦合系数略有降低;声波传播到声学隔离层中9 m处就完全衰减,即只需要9 m厚的CDO声学隔离层就能在FBAR与衬底之间形成有效的声学隔离。由此,仿真验证了这种新颖的CDO-FBAR结构的可行性。     

润湿剂促进燃煤细颗粒声波团聚脱除的实验研究

在声波团聚室中研究了润湿剂液滴与细颗粒碰撞团聚脱除特性,提出了一种利用润湿剂促进细颗粒在声波场中捕集的新方法。结果表明,不同润湿剂溶液对细颗粒在声波场中的团聚脱除效果存在较大差异,采用JFC和FS-310润湿剂溶液时,细颗粒分级脱除效率与采用水时的分级脱除效率相近。而SDS和Silanol w22溶液,则可有效提高细颗粒在各粒径段的分级脱除效率。细颗粒在声波场中的脱除效率与润湿剂润湿性能具有很好的相关性,随润湿剂对细颗粒相对接触角增大而降低,在声压级为150 dB时,相对接触角由83°降低到0°,细颗粒脱除效率提高了18%,在无声场作用下,脱除效率仅提高了5%。细颗粒脱除效率随声压级的增大而提高,在低声压级条件下,添加润湿剂可有效提高细颗粒脱除效率,声压级在130 dB时,添加SDS溶液液滴后细颗粒脱除效率比声场单独作用时的脱除效率提高了25%。表明添加润湿剂可有效提高细颗粒在声波场中的团聚脱除效率,实现在低声压级条件下,获得高的细颗粒脱除效率。     

基于Tracker的雪崩现象演示实验

为了对雪崩现象进行实验演示,利用示波器、信号放大器、扬声器和Tracker软件,搭建了声波诱导崩塌的实验装置．利用该装置测量并计算了在不同频率声波诱导下,5种石英砂堆的静止角、稳定角和崩塌角,获得了其崩塌峰值频率与颗粒粒径的关系．     

端部周期加热下管内气温奇异分布的实验研究

设计搭建了端部周期加热时管内气体热声对流的实验平台,对端部周期加热引起的气体热声对流作用下管内气体的温度分布进行了实验研究。该实验以氩气为工质,利用三极管控制加热电路实现周期性加热;测量了不同加热频率下管内的气体温度,并与常热流加热时的温度分布进行对比,结果表明端部周期加热时管内气体的温度分布与同功率下常热流加热时存在明显的差异,并且在某些测点出现了温度的奇异分布。本实验验证了超温现象的存在,为管内气体热声对流现象的进一步研究奠定了基础。     

声呐技术及其应用

声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。它是SONAR一词的“义音两顾”的译称,是Sound Navigation and Ranging（声音导航测距）的缩写。     

关于声波传递速度的新发现

 声在水中的传播速度大约为每秒1500米。当水冻成冰时,声在其中的传播速度升至每秒4000米左右。这种性质蕴含着一个几乎是公认的假设:对于任一种物质,声波在其固态物质中的传播速度大于在其液态物质中的速度。     

基于NbN,AlN技术的体声波器件研究

体声波滤波器由于其低插损、小尺寸、高带外抑制等特性,随着第三代移动通信以及蓝牙技术的发展而得到广泛研究,而MEMS技术和压电薄膜制备技术的进一步发展使高性能的体声波滤波器制作成为可能. 我们以单晶MgO作为器件衬底,MgO/NbN多层结构作为AlN薄膜体声波器件的反射器,NbN/AlN/NbN三层结构为谐振器.在这样的多层结构的设计中由于各种材料之间的晶格失配小,可以获得从几十纳米到几百纳米厚度不等的单晶AlN薄膜.通过控制AlN薄膜和NbN薄膜的不同厚度,可以获得不同频段范围的谐振器. 压电薄膜的质量,以及体声波在多层结构界面上的能量损耗,直接影响到谐振器电学性能.基于AlN材料的压电性能,设计了NbN/AlN/NbN三层结构的谐振器,并进行了数值模拟.     

声波导中的局部正交变换

In this paper, a local orthogonal transformation is created to transform the Helmholtz waveguide with curved interface to the one with a flat interface within the two-layer medium, and the Helmholtz equation uxx uzz k^2(x,z)u=0 is transformed to Vxx αVzz βVz γV=0. Numerical results demonstrate that the transformation is more feasible. This transformation is particularly useful for the research on wave propagation in acoustic waveguide.     

Audio watermarking based on psychoacoustic model and critical band wavelet transform

Watermark embedding algorithm based on critical band wavelet transform of digital audio signal is proposed in this paper. The masking threshold for each audio signal segment was calculated on the basic of psychoacoustic model. According to the similarity between critical band of human auditory system and critical band wavelet transform, a watermark was embedded into the low-band and mid-band coefficients of digital wavelet. The embedding strength was adaptively controlled by the masking threshold. The experiment results show that the embedded watermark signal is inaudible, and the watermarked audio signal has good robustness against many attacks such as compression, noise, re-sampling, low-pass filtering.