CN110455403A - 一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法及其检测系统及发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及检测方法，更具体的说是一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法及其检测系统及发生器，包括声表面波发生器、压电基片、一对叉指换能器和示波器，一对叉指换能器对置设置，声表面波发生器产生兆赫兹级激振频率，其中一个叉指换能器作为输入端和声表面波发生器连接，声表面波发生器激振频率可连续调节，可以通过步进连续调节声表面波发生器输出频率，进行连续扫频，利用检测端叉指换能器所接示波器读取并记录输出电压峰峰值，记录即得到实际的声表面波器件频率特性；还可以不停机连续改变负载检测声表面波器件的频率特性。
Description
技术领域
本发明涉及检测方法，更具体的说是一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法及其检测系统及发生器。
背景技术
声表面波是指在弹性介质表面传播的声波，其能量大部分集中在弹性材料的表面上。相较于体声波，声表面波需要更少的激发能量，可利用等离子键合等技术很方便地将反应容器集成到声表面波驱动的微操控芯片上，且不需要容器有很好的声波反射性质，可兼容已有的微流控技术。在药物制备及输送和生物化学分析等领域，都离不开把微米级的物体作为研究对象。声表面波可由叉指换能器激发，其设计频率可达1MHz至1GHz，可以很好地应用于微米级粒子的操控领域。因此，准确检测叉指换能器频率特性则显得十分有意义。
目前检测叉指换能器频率特性的方法主要为仿真法，但由于叉指换能器制作过程中可能会产生蚀刻不准确、贴合不严密等瑕疵，仿真计算结果得到的是理论上的设计频率特性，与器件的实际频率特性往往有偏差，使得叉指换能器无法在准确的谐振频率下工作，发生的声表面波峰峰值达不到最大值，能量转换效率不够高，现有方法无法实现声表面波器件频率特性实际值准确检测的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法及其检测系统及发生器，可以实现声表面波器件频率特性实际值准确检测。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法，包括以下步骤：
步骤一：一对叉指换能器对置设置，其中一个叉指换能器作为输入端和声表面波发生器连接，其中另一个叉指换能器作为检测端和示波器连接；
步骤二：仿真得到其设计谐振频率，在其90％-110％范围内，以0.1MHz为步进值连续调节声表面波发生器输出频率，设置输出电压峰峰值为20Vpp，进行连续扫频；
步骤三：检测端叉指换能器所接示波器读取并记录输出电压峰峰值，电压峰峰值绘制成图，得到实际的声表面波器件频率特性。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法，所述声表面波发生器激振频率可连续调节。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法，所述可不停机连续改变负载，检测不同负载下声表面波器件的频率特性。
一种声表面波器件的频率特性连续调节检测系统，包括声表面波发生器、压电基片、一对叉指换能器和示波器，一对叉指换能器对置设置，声表面波发生器产生兆赫兹级激振频率，其中一个叉指换能器作为输入端和声表面波发生器连接，其中另一个叉指换能器作为检测端和示波器连接，由逆压电效应在压电基片上产生声表面波行波，传至对侧叉指换能器处时由压电效应转换为相应电信号。
一套可连续调节激振频率的声表面波发生器，包括声表面波发生器、压电基片、一对叉指换能器和示波器，一对叉指换能器对置设置，声表面波发生器产生兆赫兹级激振频率，其中一个叉指换能器作为输入端和声表面波发生器连接，声表面波发生器激振频率可连续调节。
本发明一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法及其检测系统及发生器的有益效果为：
本发明一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法及其检测系统及发生器，可以通过步进连续调节声表面波发生器输出频率，进行连续扫频，利用检测端叉指换能器所接示波器读取并记录输出电压峰峰值，记录即得到实际的声表面波器件频率特性；还可以不停机连续改变负载检测声表面波器件的频率特性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的声表面波器件频率检测方法装置结构示意图；
图2是本发明的声表面波器件空载时的频率特性检测结果；
图3是本发明的不同负载下声表面波器件的频率特性检测结果；
图4是本发明的不同负载下声表面波器件的频率特性检测结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一：
下面结合图1-4说明本实施方式，一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法，包括以下步骤：
步骤一：一对叉指换能器对置设置，其中一个叉指换能器作为输入端和声表面波发生器连接，其中另一个叉指换能器作为检测端和示波器连接；如图1所述，对置叉指换能器检测端接泰克公司生产的DPO3012型示波器；
步骤二：仿真得到其设计谐振频率，在其90％-110％范围内，以0.1MHz为步进值连续调节声表面波发生器输出频率，设置输出电压峰峰值为20Vpp，进行连续扫频；声表面波器件的设计谐振频率在19.9MHz附近，故按本发明方法，连续调节声表面波发生器在18.1MHz～21.0MHz范围内，以0.1MHz为步进，输出电压峰峰值为20Vpp进行扫频；
步骤三：检测端叉指换能器所接示波器读取并记录输出电压峰峰值，电压峰峰值绘制成图，得到实际的声表面波器件频率特性；扫频结果如附图2所示，可知其-3dB带宽为19.2MHz-19.7MHz，检测端输出最大的频率点为19.4MHz，检测到的电压峰峰值为18.4Vpp。与现有的方法得到的结果19.9MHz有差异，而本发明方法检测到的为声表面波器件的实际频率特性，比仿真方法更为准确。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法，所述声表面波发生器激振频率可连续调节；在叉指换能器基板上依次加载PDMS负载及水负载，连续调节调节声表面波发生器18.1MHz～21.0MHz范围内，以0.1MHz为步进值，输出电压峰峰值为20Vpp进行扫频；扫频结果如附图3所示，可以清楚看出，在声表面波传输路径上放置负载后，检测端检测到的电压值明显降低；负载越多，检测端的电压值越低，但不会改变其谐振频率，因此可利用空载条件下检测得到的谐振频率指导不同负载条件下的实验。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法，所述可不停机连续改变负载，检测不同负载下声表面波器件的频率特性；可以检测加装PDMS负载及连续调节PDMS内液体量时的频率特性。
一种声表面波器件的频率特性连续调节检测系统，包括声表面波发生器、压电基片、一对叉指换能器和示波器，一对叉指换能器对置设置，声表面波发生器产生兆赫兹级激振频率，其中一个叉指换能器作为输入端和声表面波发生器连接，其中另一个叉指换能器作为检测端和示波器连接，由逆压电效应在压电基片上产生声表面波行波，传至对侧叉指换能器处时由压电效应转换为相应电信号。
一套可连续调节激振频率的声表面波发生器，包括声表面波发生器、压电基片、一对叉指换能器和示波器，一对叉指换能器对置设置，声表面波发生器产生兆赫兹级激振频率，其中一个叉指换能器作为输入端和声表面波发生器连接，声表面波发生器激振频率可连续调节。
具体实施方式二：
下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，声表面波器件的设计谐振频率在39.8MHz附近，按前述实施方式进行实验，得到不同负载下频率特性，如附图4所示，可以看到，检测端输出最大的频率点为39.6MHz，比仿真方法更为准确。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：一对叉指换能器对置设置，其中一个叉指换能器作为输入端和声表面波发生器连接，其中另一个叉指换能器作为检测端和示波器连接；
步骤二：仿真得到其设计谐振频率，在其90％-110％范围内，以0.1MHz为步进值连续调节声表面波发生器输出频率，设置输出电压峰峰值为20Vpp，进行连续扫频；
步骤三：检测端叉指换能器所接示波器读取并记录输出电压峰峰值，电压峰峰值绘制成图，得到实际的声表面波器件频率特性。
2.根据权利要求1所述的一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法，其特征在于：所述声表面波发生器激振频率可连续调节。
3.根据权利要求1或2所述的一种声表面波器件的频率特性连续调节检测方法，其特征在于：所述可不停机连续改变负载，检测不同负载下声表面波器件的频率特性。
4.一种声表面波器件的频率特性连续调节检测系统，包括声表面波发生器、压电基片、一对叉指换能器和示波器，其特征在于：一对叉指换能器对置设置，声表面波发生器产生兆赫兹级激振频率，其中一个叉指换能器作为输入端和声表面波发生器连接，其中另一个叉指换能器作为检测端和示波器连接，由逆压电效应在压电基片上产生声表面波行波，传至对侧叉指换能器处时由压电效应转换为相应电信号。
5.一套可连续调节激振频率的声表面波发生器，包括声表面波发生器、压电基片、一对叉指换能器和示波器，一对叉指换能器对置设置，声表面波发生器产生兆赫兹级激振频率，其中一个叉指换能器作为输入端和声表面波发生器连接，其特征在于：声表面波发生器激振频率可连续调节。
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