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基于横向场激励的高频压电超声换能器 预览 被引量:2
1
作者 冯冠平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期 461-464,共4页
介绍了一种基于横向场激励模式的高频压电超声换能器及其设计、分析和制作过程。采用扩展的Christoffel-Bech-mann方法对LiNbO3、LiTaO3和PMN-33PT三种不同压电材料的a模式横向场压电耦合系数进行了计算,发现这三种材料中LiNbO3具有最大... 介绍了一种基于横向场激励模式的高频压电超声换能器及其设计、分析和制作过程。采用扩展的Christoffel-Bech-mann方法对LiNbO3、LiTaO3和PMN-33PT三种不同压电材料的a模式横向场压电耦合系数进行了计算,发现这三种材料中LiNbO3具有最大的LFE a模式压电耦合系数,为28%。采用具有最大压电耦合系数的X切LiNbO3设计并制作了基于横向场激励的高频超声换能器,并采用传统的Pulse-Echo方法测试了该超声换能器的中心频率和带宽。实验测得该LFE高频超声换能器的中心频率为34MHz,-6dB带宽为14.4%。从理论和实验上证明了横向场激励模式可以应用于高频超声换能器。 展开更多
关键词 高频压电超声换能器 横向场激励 Pulse-Echo方法 铌酸锂
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横向场激励的BT-切石英传感器研究 预览 被引量:1
2
作者 王文炎 +2 位作者 刘岩 冯冠平 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第2期 265-267,303,共4页
研究了BT-切石英横向场激励(LFE)的耦合特性、声波相速度及其传感器在液体中的敏感性能。理论计算表明,当横向场方向与晶轴z方向垂直时,b模式的LFE耦合系数达到最大值6.68%,a和c模式的LFE耦合系数为0,此时激发的声波相速度也达... 研究了BT-切石英横向场激励(LFE)的耦合特性、声波相速度及其传感器在液体中的敏感性能。理论计算表明,当横向场方向与晶轴z方向垂直时,b模式的LFE耦合系数达到最大值6.68%,a和c模式的LFE耦合系数为0,此时激发的声波相速度也达到最大值5079m/s。实验发现,器件在液体中,具有较高的机械及电特性灵敏度。结果表明,在b一模式LFE耦合系数为0的方向上,器件实际上工作在伪横向场激励模式。 展开更多
关键词 横向场激励传感器 BT-切石英 b-模式厚度剪切模(TSM) 伪横向场激励
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Properties study of LiNbO3 lateral field excited device working on thickness extension mode
3
作者 +3 位作者 王文炎 马廷锋 刘岩 冯冠平 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第9期584-589,共6页
This paper investigates the properties of thickness extension mode excited by lateral electric field on LiNbO3 by using the extended Christoffel-Bechmann method. It finds that the lateral field excitation coupling fac... This paper investigates the properties of thickness extension mode excited by lateral electric field on LiNbO3 by using the extended Christoffel-Bechmann method. It finds that the lateral field excitation coupling factor for amode (quasi-extensional mode) reaches its maximum value of 28% on X-cut LiNbO3. The characteristics of a lateral field excitation device made of X-cut LiNbO3 have been investigated and the lateral field excitation device is used for the design of a high frequency ultrasonic transducer. The time and frequency domain pulse/echo response of the LiNbO3 lateral field excitation ultrasonic transducer is analysed with the modified Krimholtz-Leedom-Matthae model and tested using traditional pulse/echo method. A LiNbO3 lateral field excitation ultrasonic transducer with the centre frequency of 33.44 MHz and the -6 dB bandwidth of 33.8% is acquired, which is in good agreement with the results of the Krimholtz-Leedom-Matthae model. Further analysis suggests that the LiNbO3 lateral field excitation device has great potential in the design of broadband high frequency ultrasonic transducers. 展开更多
关键词 铌酸锂 厚度 超声换能器 换能器设计 励磁装置 设备 兴奋 性能
考虑电极层影响的KLM模型计算方法 被引量:1
4
作者 +1 位作者 王文炎 冯冠平 《清华大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1795-1798,1804共5页
以往在使用KLM等效电路模型进行压电超声换能器的性能分析时,通常忽略电极层的影响以简化计算。但这种处理方法在分析超高频换能器时会带来较大的分析误差。该文以KLM等效电路模型为基础,引入电极层声学特性参数,提出了基于二端口级... 以往在使用KLM等效电路模型进行压电超声换能器的性能分析时,通常忽略电极层的影响以简化计算。但这种处理方法在分析超高频换能器时会带来较大的分析误差。该文以KLM等效电路模型为基础,引入电极层声学特性参数,提出了基于二端口级联网络的计算超声换能器传递函数的方法。并用该方法计算了3种不同材料(PZT-4、PVDF和Y-36°LiNbO3)的超声换能器在不同中心频率下,电极层厚度对压电超声换能器传递函数的影响。结果表明,对于压电材料声阻抗与电极声阻抗相差较大的超声换能器,需要考虑电极层的影响。 展开更多
关键词 KLM等效电路 超声换能器 电极
石英晶体横向场激励压电传感器的频率温度特性 预览 被引量:3
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作者 马延锋 +2 位作者 王文炎 冯冠平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第B11期 25-27,共3页
为分析石英晶体横向场激励(1ateral-field—excitation,LFE)压电传感器的频率温度特性,文中在厚度场激励(Thick—field—excitation,TFE)压电传感器计算频率温度系数方法基础上,增加一个电场方向的自由度,推导计算LFE压电传感... 为分析石英晶体横向场激励(1ateral-field—excitation,LFE)压电传感器的频率温度特性,文中在厚度场激励(Thick—field—excitation,TFE)压电传感器计算频率温度系数方法基础上,增加一个电场方向的自由度,推导计算LFE压电传感器频率温度系数的公式,并使用该公式计算常用Y旋转切石英晶体横向场激励传感器的一阶、二阶和三阶温度系数,并将其与不考虑压电效应、厚度场激励的2种情况进行比较。通过计算发现,石英晶体在3种不同情况下的频率温度特性曲线基本重合,AT切和BT切石英晶体LFE压电传感器具有零温度系数。 展开更多
关键词 石英 横向场激励 压电传感器 频率温度特性
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用于液相检测的横向场激励模式压电传感器 被引量:1
6
作者 王文炎 +3 位作者 刘岩 冯冠平 敬刚 《清华大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期214-217,共4页
与传统基于石英晶体微天平的压电传感器相比,横向场激励模式压电传感器具有更优异的性能。该文基于微声波理论,分析了横向场激励模式压电体声波器件的声传播机理,计算了石英晶体在任意切型及横向电场方向上的压电耦合系数,并根据计算结... 与传统基于石英晶体微天平的压电传感器相比,横向场激励模式压电传感器具有更优异的性能。该文基于微声波理论,分析了横向场激励模式压电体声波器件的声传播机理,计算了石英晶体在任意切型及横向电场方向上的压电耦合系数,并根据计算结果设计了新型的传感器结构。3种不同浓度的水溶液用于测试传感器对液体粘度、介电常数和电导率等变化的响应。结果表明,横向场激励压电传感器不仅具有较好的质量敏感效应,还对被测液体电特性参数变化具有较高的灵敏度,可用于研制复合型压电生物传感器。 展开更多
关键词 生物传感器 横向场激励 压电耦合系数 灵敏度
不同电极结构的纯横向场激励压电传感器性能研究 预览
7
作者 +2 位作者 王文炎 马廷锋 冯冠平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第B11期 28-30,共3页
横向场激励(1ateral—field—excitation,LFE)压电传感器因其在液相测量中的优越特性而引起广泛关注。最近的研究表明LFE器件具有纯LFE、伪LFE和准LFE3种不同的工作模式。为了研究不同电极结构的纯LFE器件的特性,文中在相同的铌酸... 横向场激励(1ateral—field—excitation,LFE)压电传感器因其在液相测量中的优越特性而引起广泛关注。最近的研究表明LFE器件具有纯LFE、伪LFE和准LFE3种不同的工作模式。为了研究不同电极结构的纯LFE器件的特性,文中在相同的铌酸锂晶体基板上制作了5种不同电极结构的纯LFE压电传感器,并进行了性能测试和对比分析。结果表明:两圈对称螺旋电极结构与单gap电极结构的LFE器件比另外3个LFE器件具有更高的Q值。-3传感器从空气中移到水中和从水中移到NaCl溶液中时,谐振频率均减小,而当传感器被从水中移到异丙醇溶液中时,谐振频率增大,其中双间隔电极结构的LFE压电传感器谐振频率变化幅度最大。 展开更多
关键词 电极结构 横向场激励 压电传感器
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RFID手持机锂电池快速充电电路设计 预览
8
作者 曹一波 +1 位作者 卢汉 《微计算机信息》 2009年第32期1-2,共2页
针对物流行业中使用的RFID手持机功耗较大,需要大容量锂电池供电的情况,本文设计了RFID手持机锂电池快速充电电路。本文分为两部分,第一部分为根据RFID手持机的功耗需求,设计出了将单节锂电池的电压升压到5V供手持机工作的DC-DC变换电路... 针对物流行业中使用的RFID手持机功耗较大,需要大容量锂电池供电的情况,本文设计了RFID手持机锂电池快速充电电路。本文分为两部分,第一部分为根据RFID手持机的功耗需求,设计出了将单节锂电池的电压升压到5V供手持机工作的DC-DC变换电路;第二部分设计出适用于2000mAh以上锂电池充电的充电电路。实验数据表明该电路是有效的。 展开更多
关键词 RFID手持机 锂电池 充电电路 升压电路
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横向场压电液相传感器测量方法的研究 预览 被引量:3
9
作者 王文炎 +3 位作者 刘岩 冯冠平 敬刚 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第6期 862-864,867,共4页
研究了横向场压电液相传感器的串联谐振频率、动态电阻、机械品质因数等特性参数的测量方法。采用自动调制电容补偿技术对静态电容进行了有效补偿,保证了串联臂特性的检测;同时结合直接数字式频率合成器(DDS)技术,实现了半功率点法对... 研究了横向场压电液相传感器的串联谐振频率、动态电阻、机械品质因数等特性参数的测量方法。采用自动调制电容补偿技术对静态电容进行了有效补偿,保证了串联臂特性的检测;同时结合直接数字式频率合成器(DDS)技术,实现了半功率点法对机械品质因数的测试。实验结果表明,该方法测量的动态电阻范围大(达到5kΩ),稳定性较高。 展开更多
关键词 横向场激励 压电传感器 自动调制电容补偿 半功率点法
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钽酸锂单晶材料的横向场激励特性 预览
10
作者 王文炎 +3 位作者 刘岩 冯冠平 敬刚 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期564-566,共3页
用(yxl)-16.51°切型的钽酸锂(LiTaO3)加工制作两个电极在同一基板平面的横向场激励器件来验证该材料的横向场激励特性。理论上用扩展的Christoffel—Bechmann方法计算了LiTaO3材料的横向场激励机电耦合系数,其c模式值最大为3... 用(yxl)-16.51°切型的钽酸锂(LiTaO3)加工制作两个电极在同一基板平面的横向场激励器件来验证该材料的横向场激励特性。理论上用扩展的Christoffel—Bechmann方法计算了LiTaO3材料的横向场激励机电耦合系数,其c模式值最大为37.9%。实验结果表明在空气中横向场激励在5.257MHz频率附近引起了一个明显的谐振主峰,谐振处阻抗为727Ω;在液体中由于液体模拟电极的作用而形成了厚度场激励,使其在5.695MHz附近产生了另外一个谐振主峰。通过对声波相速度和谐振频率的计算也验证了实验结果。 展开更多
关键词 钽酸锂 横向场激励 机电耦合系数 相速度
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Lateral-field-excitation properties of LiNbO3 single crystal
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作者 王文炎 +2 位作者 刘岩 冯冠平 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第2期795-802,共8页
LiNbO 3 has been found attractive for lateral field excitation (LFE) applications due to its high piezoelectric coupling. In this paper, bulk acoustic wave propagation properties for LiNbO 3 single crystal excited by ... LiNbO 3 has been found attractive for lateral field excitation (LFE) applications due to its high piezoelectric coupling. In this paper, bulk acoustic wave propagation properties for LiNbO 3 single crystal excited by a lateral electric field have been investigated using the extended Christoffel-Bechmann method. It is found that the LFE piezoelectric coupling factor for c mode reaches its maximum value of 95.46% when ψ = 0 for both (yxl)-58 and (yxwl)±60 /58 LiNbO 3 . The acoustic wave phase velocity of c mode TSM (thickness shear mode) changes from 3456 m/s to 3983 m/s as a function of ψ. Here ψ represents the angle between the lateral electric field and the crystallographic X-axis in the substrate major surface. A 5 MHz LFE device of (yxl)-58 LiNbO 3 with ψ = 0 was designed and tested in air. A major resonance peak was observed with the motional resistance as low as 17 and the Q-factor value up to 10353. The test result is well in agreement with the theoretical analysis, and suggests that the LFE LiNbO 3 device can be a good platform for high performance resonator or sensor applications. 展开更多
关键词 LINBO3 液相检测 LFE 声学 声光 物理学
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