CN103178803B - 正偶数多边形Rayleigh波产生器件 - Google Patents

正偶数多边形Rayleigh波产生器件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种正偶数多边形Rayleigh波产生器件，包括在同一压电基片材料上制作的n个叉指换能器，n为大于等于4的偶数；所述的n个叉指换能器按照正n边形设置在所述压电基片材料上，各相邻的叉指换能器之间有间距且间距相等。其通过在同一压电基片材料上制作一组按照正偶数多边形设置的Rayleigh波叉指换能器，实现多角度Rayleigh波的激发，进而满足具有对Rayleigh波激发角度、强度等特性具有不同需求的功能性器件的需求。

Description

正偶数多边形Rayleigh波产生器件
技术领域
本发明涉及一种Rayleigh波产生器件，特别涉及一种正偶数多边形Rayleigh波产生器件。
背景技术
Rayleigh波是一种界面弹性波，是英国科学家LordRayleigh在1887年首次发现并命名的一种声波。它是一种沿着半无限弹性介质自由表面传播的波，而且能量主要集中在压电晶体表面附近一个波长之内，质点的运动轨迹为椭圆的声波，并且会与传播方向上的物质产生一种摩擦作用，因此，常作为微流控制器件、微型马达，微分析器件等功能性器件使用。目前，本领域对Rayleigh波产生器件已经取得一定的成果，而如何满足实际应用对不同功能性器件的需求成为了需要研究的一个方向。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种正偶数多边形Rayleigh波产生器件，该器件结构简单，便于制作，其通过在同一压电基片材料上制作一组按照正偶数多边形设置的Rayleigh波叉指换能器，实现多角度Rayleigh波的激发，进而满足具有对Rayleigh波激发角度、强度等特性具有不同需求的功能性器件的需求。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以解决：
一种正偶数多边形Rayleigh波产生器件，包括在同一压电基片材料上制作的n个叉指换能器，n为大于等于4的偶数；所述的n个叉指换能器按照正n边形设置在所述压电基片材料上，各相邻的叉指换能器之间有间距且间距相等。
本发明还包括如下其他技术特征：
所述正n边形的每两条正对边之间的垂直距离为1纳米到5厘米。
每个所述的叉指换能器的声孔径的中心对称线分别与该叉指换能器所在的正n边形的相应边的中垂线重合。
每个所述的叉指换能器的高度为其中，s为所述正n边形上的每两条正对边之间的垂直距离。
每个所述的叉指换能器的第一条电极的起始位置分别与该叉指换能器所在的正n边形上的相应边对齐。
所述的叉指换能器采用等叉指换能器或变迹换能器。
所述的叉指换能器是相同频率或不同频率的换能器。
设置在所述正n边形的两条正对边上的两个叉指换能器具有相同的声同步频率。
所述的叉指换能器是单向或双向发射声波的叉指换能器。
本发明中的正偶数多边形Rayleigh波产生器件，是将Rayleigh波叉指换能器按照正偶数多边形的形状进行设置，相对边上的两个换能器不仅可以独立工作激发Rayleigh波，同时，由于正偶数多边形的对称特性，也可以一个进行Rayleigh波激发，一个进行Rayleigh波接收，而且通过对设置在正偶数多边形各个边上的换能器进行控制，可以满足对Rayleigh波激发角度、强度需要进行控制的功能性器件的需求。
附图说明
图1是本发明的正偶数n边形Rayleigh波产生器件的结构示意图。
图2是正四边形Rayleigh波产生器件的实施例的结构图。
图3是本发明实施例1中S1叉指换能器的结构示意图。
图4是本发明实施例1中S2叉指换能器的结构示意图。
图5是本发明实施例1中S3叉指换能器的结构示意图。
图6是本发明实施例1中S4叉指换能器的结构示意图。
图7是正六边形Rayleigh波产生器件的实施例的结构示意图。
图8是正八边形Rayleigh波产生器件的实施例的结构示意图。
下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施方式
参见图1，本发明的正偶数多边形Rayleigh波产生器件，包括在同一压电基片材料（1）上制作的n个叉指换能器（2），n为大于等于4的偶数，叉指换能器（2）用于激发Rayleigh波；所述的n个叉指换能器按照正n边形设置在所述压电基片材料（1）上，各相邻的叉指换能器（2）之间有间距且间距相等。
所述的正n边形上的每两条正对边之间的垂直距离s为1纳米到5厘米。
每个所述的叉指换能器2的声孔径的中心对称线分别与该叉指换能器2所在的正n边形的相应边的中垂线重合。
每个所述的叉指换能器2的高度为其中，s为所述正n边形上的每两条正对边之间的垂直距离。
每个所述的叉指换能器2的第一条电极的起始位置分别与该叉指换能器2所在的正n边形的相应边对齐。
所述的叉指换能器2采用等叉指换能器或变迹换能器。
所述的叉指换能器2是相同频率或不同频率的换能器。
设置在所述正n边形的两条正对边上的两个叉指换能器2具有相同的声同步频率。
所述的叉指换能器2是单向或双向发射声波的叉指换能器。
所述的压电基片材料1为压电晶体。
叉指换能器2的厚度为工作波长的1%。
实施例1
参见图2，是本发明的一个正偶数四边形Rayleigh波产生器件的实施例，它是在同一41°Y-XLiNbO3晶体上制作的4个用于激发Rayleigh波的叉指换能器2。4个激发Rayleigh波的叉指换能器按照正四边形设置在同一41°Y-XLiNbO3晶体上。
所述的正四边形的每两条正对边之间的垂直距离为500微米。
每个所述的叉指换能器2的高度为333.3微米。
每个所述的叉指换能器2的第一条电极的起始位置与其所在的正n边形的相应边对齐。
如图3、4、5、6所示，所述的按照正四边形设置的四个叉指换能器S1-S4，它们均为声同步频率为50MHz的叉指换能器。其中，S1为双向变迹叉指换能器（见图3）；S2为双向等叉指换能器（见图4）；S3为单向变迹叉指换能器（见图5）；S4为单向等叉指换能器（见图6）。
实施例2
参见图7，是本发明的一个正六边形Rayleigh波产生器件的实施例，它是在同一41°Y-XLiNbO3晶体上制作的6个用于激发Rayleigh波的叉指换能器H1-H6，该6个叉指换能器是按照正六边形设置在同一41°Y-XLiNbO3晶体上。
所述的正六边形的每两条正对边之间的垂直距离为500微米。
每个所述的叉指换能器的高度为192.5微米。
每个所述的叉指换能器的第一条电极的起始位置与其所在的正六边形的相应边对齐。
上述六个叉指换能器中，H1为声同步频率为200MHz的双向变迹叉指换能器；H2为声同步频率为100MHz的单向变迹叉指换能器；H3为声同步频率为50MHz的双向变迹叉指换能器；H4为声同步频率为200MHz的双向等叉指换能器；H5为声同步频率为100MHz的单向等叉指叉指换能器；H6为声同步频率为50MHz的双向等叉指叉指换能器。
实施例3
参见图8，是本发明的一个正八边形Rayleigh波产生器件的实施例，它是在同一128°Y-XLiNbO3晶体上制作的8个用于激发Rayleigh波的叉指换能器O1-O8，该8个叉指换能器是按照正八边形设置在同一128°Y-XLiNbO3晶体上。
所述的正八边形的每两条正对边之间的垂直距离为800微米。
每个所述的叉指换能器的高度为297.5微米。
每个所述的叉指换能器的第一条电极的起始位置与其所在的正八边形的相应边对齐。
所述的8个叉指换能器中，H1为声同步频率为200MHz的双向变迹叉指换能器；H2为声同步频率为100MHz的单向变迹叉指换能器；H3为声同步频率为50MHz的双向变迹叉指换能器；H4为声同步频率为200MHz的双向等叉指换能器；H5为声同步频率为100MHz的单向等叉指叉指换能器；H6为声同步频率为50MHz的双向等叉指叉指换能器；H7为声同步频率为200MHz的双向变迹叉指换能器；H8为声同步频率为100MHz的单向变迹叉指换能器。

Claims (4)

1.一种正偶数多边形Rayleigh波产生器件，其特征在于，包括在同一压电基片材料(1)上制作的n个叉指换能器(2)，n为大于4的偶数；所述的n个叉指换能器按照正n边形设置在所述压电基片材料(1)上，各相邻的叉指换能器(2)之间有间距且间距相等；
每个所述的叉指换能器(2)的高度为其中，s为所述正n边形上的每两条正对边之间的垂直距离；
所述正n边形的每两条正对边之间的垂直距离为1纳米到5厘米；
每个所述的叉指换能器(2)的声孔径的中心对称线分别与该叉指换能器(2)所在的正n边形的相应边的中垂线重合；
每个所述的叉指换能器(2)的第一条电极的起始位置分别与该叉指换能器(2)所在的正n边形上的相应边对齐；
设置在所述正n边形的两条正对边上的两个叉指换能器(2)具有相同的声同步频率。
2.根据权利要求1所述的正偶数多边形Rayleigh波产生器件，其特征在于，所述的叉指换能器(2)采用等叉指换能器或变迹换能器。
3.根据权利要求1所述的正偶数多边形Rayleigh波产生器件，其特征在于，所述的叉指换能器(2)是相同频率或不同频率的换能器。
4.根据权利要求1所述的正偶数多边形Rayleigh波产生器件，其特征在于，所述的叉指换能器(2)是单向或双向发射声波的叉指换能器。
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