Abstract:

该文介绍了一种基于空腔结构的温度补偿型薄膜体声波谐振器(TC-FBAR)。通过在压电层上方生长SiO₂ 温度补偿层，实现谐振器的低温漂。未采用温度补偿的薄膜体声波谐振器，其频率温度系数约为-25× 10^-6/℃。通过适当的膜层结构设计，可使其频率温度系数在±3×10-⁶/℃。结果表明，由于温度补偿层的增加， 导致器件总体压电效应降低，使谐振器的有效机电耦合系数降低。低温漂谐振器的实现，为窄带低温漂滤波器的研制提供了有效的设计和工艺技术支撑。

Abstract:

声表面波(SAW)传感器在高温环境的需求日益增多,硅酸镓镧因为具有良好的高温特性而提供了耐高温压电基底,但是电极在高温条件下会发生团聚而失效。该文设计了一种沟槽电极结构的耐高温SAW谐振器,采用Pt作为电极,硅酸镓镧作为压电基底,并提出了沟槽结构叉指电极的制造工艺,对沟槽结构的形貌进行了表征。通过提高沉积温度改善Pt电极质量,最终制备的波长8 μm、沟槽电极厚240 nm的谐振器在1 000 ℃下可稳定工作。

Abstract:

采用单层膜、梯形结构基于128°YX-LiNbO₃材料研究了Al电极厚度、叉指占空比、反射栅周期、拓扑结构对插损、带外抑制和矩形度的影响。为了降低带内波动和插入损耗,该文设计了一种叉指换能器(IDT)型反射栅结构,该结构对采取优化措施前后谐振器的带内最大尖峰损耗分别降低了8.84%和0.55%。最后采用此反射栅结构设计了一款低插损高频声表面波(SAW)滤波器,有限元仿真结果表明,该滤波器的中心频率为2.520 5 GHz,插入损耗为-0.502 12 dB,带外抑制大于30 dB,-3 dB损耗带宽大于98 MHz。

Abstract:

该文研究了基于层次级联模型的耦合模(COM)参数提取方法。通过仿真42°Y-X LiTaO₃衬底的有限长声表面波(SAW)单端谐振器,提取COM参数及建立COM参数数据库,研制了一款1 200 MHz的三换能器混合结构的SAW滤波器。结果表明,实际制作器件响应和仿真幅频响应符合性好,验证了该文提取COM参数方法的可行性,可用于指导SAW滤波器设计。

Abstract:

该文设计了一款2.4 GHz WiFi频段(2 401~2 483 MHz)薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器。采用一维Mason电路模型,在ADS中搭建了阶梯形滤波器电路;在HFSS中建立了封装结构和测试电路有限元电磁模型,并在ADS中完成了联合仿真设计。通过微机电系统(MEMS)工艺制备与测试,滤波器在2 401~2 483 MHz频段的插入损耗≤2.2 dB。在2 520~2 900 MHz处,带外抑制≥40 dB,滤波器体积仅1.1 mm×0.9 mm×0.65 mm。

Abstract:

利用声表面波(SAW)技术设计的Chirp变换频谱仪(CTS)具有低功耗、高稳定性等优势,特别适用于深空探测领域。该文提出了一种大带宽的CTS系统。由数模转换器(DAC)和四倍频器产生2 GHz带宽的展宽线Chirp信号,其色散特性与1 GHz带宽的声表面波色散延迟线特性匹配。搭建了实时处理带宽为1 GHz、频率分辨率为100 kHz的频谱分析仪,并对在大带宽下CTS出现的响应不均衡展开探讨。分析了系统各部分对CTS的影响,通过实验验证了响应不均衡出现的原因。测试结果表明,该文设计搭建的1 GHz带宽CTS系统的频率分辨率可达115.512 kHz。

Abstract:

该文研制了一款频率3.4 GHz的S波段声表面波(SAW)滤波器。该滤波器采用一种由新型谐振器构成的阻抗元结构,能提升抗热释电静电损伤能力,用时可在一定程度上提升器件的功率承受能力。同时研制了尺寸为2.0 mm×1.6 mm的芯片级封装(CSP)基板。采用倒装焊工艺实现了芯片与CSP基板的电连接,降低了电磁寄生影响。结果表明,研制的SAW滤波器频率为3.408 GHz,插损为2.23 dB,8 GHz远端阻带大于30 dB,且实测的功率承受能力达到30 dBm。

Abstract:

Cu/15°YX-LiNbO₃声表面波(SAW)谐振器作为宽带SAW滤波器的核心单元,其横向模式的存在极大地影响了SAW滤波器的通带性能,将引起带内波纹,增大器件插损,从而降低系统信噪比,引起信号误读。该文基于Piston技术抑制Cu/15°YX-LiNbO₃ SAW谐振器的横向模式,利用有限元仿真优化了指条末端尺寸。仿真结果表明,慢速区域尺寸占空比为0.692,长度约为0.65λ(λ为波长)时,主模附近的横向模得到完全抑制,并通过实验验证了其有效性。这为Piston技术应用于Cu/15°YX-LiNbO₃宽带SAW滤波器的横向模抑制提供了指导。

Abstract:

该文在单晶硅基底上设计了AlN/PZT复合压电薄膜层声表面波(SAW)器件,采用有限元法(FEM)研究了复合压电材料厚度(PZT厚度h_PZT和AlN厚度h_AlN)对AlN/IDT/PZT/Si结构中零阶、一阶SAW的相速度、机电耦合系数和电极反射系数的影响,根据色散特性得到最优化薄膜厚度。结果表明,AlN/IDT/PZT/Si结构中,当h_PZT =0.025λ,h_AlN=λ时,零阶、一阶SAW都能取得最高相速度(分别为5 582 m/s和5 711 m/s),适用于高频器件设计;在h_PZT=0.2λ,h_AlN=0.1λ时,零阶SAW波的机电耦合系数最大(为21.55%),但此时相速度最小(仅为2 890 m/s),适用于移动通信领域宽带低损耗SAW滤波器和延迟线结构信号处理器件的设计。

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该文提出了5G通信载波聚合用B34&B39双接收滤波器的研制方法。首先根据产品指标,从双信道滤波器拓扑结构设计与信号端隔离两方面确定设计方案;再通过耦合模式模型结合全波仿真对产品进行仿真优化;最后通过有限元法/边界元法(FEM/BEM)进行器件性能验证。结果表明,产品实验与仿真结果图形吻合良好,且完全满足市场要求,证明了该文研究方法的可行性。

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为了正确分析和设计薄膜体声波谐振器(FBAR)器件,需要对谐振器Mason模型中的仿真参数(如机电耦合系数、介电常数及粘滞系数等)进行准确提取。通过简谐近似,在Mason模型中引入了厚度方向位移的横向分量,提高了参数提取的准确性。使用谐振器开路和短路图形的散射参数,提取了探针及测试焊盘的等效电路参数,对谐振器进行去嵌。根据拟合得到的模型参数,仿真了中心频率为5.43 GHz的滤波器。结果表明,采用该方法提取的模型参数仿真结果和滤波器探针测试曲线的通带形状吻合较好。

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以聚苯胺作为敏感材料,实验制备了高灵敏快速响应的声表面波(SAW)氨气传感器器件,结合鉴相式传感电路,构建了传感系统。聚苯胺对氨气的选择性吸附所产生的质量负载及声电耦合效应引起声传播速度的变化,进而以鉴相器输出的电压信号来表征待测氨气体积浓度。实验结果表明,在室温工作条件下,传感器显示出高灵敏度(0.11 mV/10^-6 mV)、低检测下限(0.5×10^-6)及快速响应时间(T₉₀＜20 s)。

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兰姆波谐振器(LWR)作为一种新兴的压电微机电系统(MEMS)声学器件,同时具有高工作频率、高机电耦合系数、高品质因数值及低功耗等特点,其制造工艺与集成电路工艺兼容,可在单片晶圆上实现多频率器件。基于LWR的声学滤波器是实现高性能射频前端组件的有效解决方案之一,能够满足未来通信设备多频率及集成化的发展要求,其相关研究已成为微声器件领域的热点。该文简要介绍了兰姆波的基本原理,综述了近年来基于氮化铝(AlN)薄膜和铌酸锂薄膜(LNOI)的压电MEMS兰姆波器件研究取得的最新成果,并讨论了压电MEMS兰姆波器件的发展趋势。

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该文介绍了一种用于Band3频段接收端的声表面波滤波器的研制过程。为满足滤波器的大宽带性能及阻带低端的高选择性要求,采用七阶叉指换能器混合结构的耦合模式模型进行自动优化设计和多次优化迭代,并利用有限元法/边界元法(FEM/BEM)软件进行精确的声学验证,最后通过实验验证了仿真结果的有效性。

Abstract:

针对任意复杂结构声表面波(SAW)器件精确快速分析及其内部多物理场耦合效应的精确表征问题,该文在充分考虑SAW器件实际存在的各种影响因素下,采用有限元分层级联算法推导出有限长结构SAW器件的有限元数学模型。基于全波仿真技术,考虑管座及键合线等封装模型电磁效应,对漏波型42°Y-X LiTaO₃温度补偿型声表面波(TC-SAW)器件进行计算,通过与实验结果对比,验证了计算模型的精确性,为高性能SAW器件的精确快速设计提供了支撑。

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基于大机电耦合系数LiNbO₃材料,该文设计了一种激发Love波模式的宽带低损耗声表面波滤波器。研究了不同切向下LiNbO₃材料的机电耦合系数,以及不同切向、膜厚下15°YX-LiNbO₃的瑞利波激发情况。测试结果表明,采用铜电极对谐振器进行切趾加权抑制横向模式,宽带滤波器可实现较小的插入损耗和较好的通带特性。

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基于薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的滤波器频率温度系数为(-30~-25)×10^-6/℃,其电学性能受环境温度影响较大,将降低滤波器在全温工作的性能,限制其应用环境,尤其是对滤波器通带插损与矩形系数要求高的应用场合。该文在常规FBAR滤波器中引入正温度系数的SiO2材料层,通过对滤波器的层叠位置设计及加工工艺等技术的研究,研制出S波段温补型FBAR滤波器器件,其工作频率为3.1 GHz,插入损耗为2.0 dB,带外抑制不小于30 dB,频率温度系数为-0.02×10^-6/℃。

Abstract:

声表面波(SAW)器件光刻过程中,制作的光刻胶线条宽度与掩模版不一致,特别是不同宽度的非均匀线条光刻后线宽变化值存在偏差。该文研究了接近式曝光衍射效应对线宽的影响,分析了掩模版上线条和缝隙宽度、衍射光强、掩模版与光刻胶间距等参数间的关系。结果表明,通过建立光学模型给出了计算曝光后不同线条宽度变化值的方法,采用程序编程可对掩模版数据中不同尺寸的线条和缝隙宽度进行补偿,实现SAW器件非均匀线条宽度的精确控制。

Abstract:

在传统的抽指加权技术基础上,该文提出了一种自适应抽指加权技术。通过计算确定抽指加权的起始位置和加权数值,能对切趾换能器进行部分指条的抽指加权。研究结果表明,根据该文提出方法研制的一款声表面波滤波器,其频率为61.60 MHz,-1 dB相对带宽为3.7%,带外抑制大于45 dB,矩形度为1.4,器件的综合性能得到改善。

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该文采用一种改进型双模声表面波(DMS)结构来设计1.5 GHz的极窄带声表面波(SAW)滤波器。DMS结构两端的反射器采用分布式多周期加权结构能够消除在声通道上传播的多种声反射模式。为灵活设计滤波器阻带抑制及带宽指标,在DMS结构的两个叉指换能器(IDT)之间加入反射器。结果表明,研制的极窄带SAW滤波器中心频率为1.5 GHz,实测带宽为878.75 kHz,插入损耗为5.8 dB,阻带抑制达到45 dB。

Abstract:

声表面波(SAW)延迟线作为传感器可对传感器进行编码,从而实现多点分布式测量,因而受到广泛研究。该文采用128°Y-X切向LiNbO₃作为压电基底,制备了不同对数的叉指换能器(IDT) 的SAW延迟线,并研究了其应变特性。研究结果表明,IDT对数为10对、20对、30对时,SAW延迟线应变灵敏度分别为1.727 5 ps/με、2.046 7 ps/με、3.256 6 ps/με。SAW延迟线的应变特性和应变方向与声波传播方向间的夹角有关,夹角为0°时,延迟时间随应变的增大而增大;夹角为90°时,延迟时间随应变的增大而减小。利用夹角分别为0°和90°的SAW延迟线构成了差分结构的应变传感器。测试结果表明,该差分结构可抵消温度的影响,即温度变化时也可获得准确的应变。该文研究的差分结构延迟线有望在温度波动环境中测试应变时得到应用。

Abstract:

该文研制了一种晶圆级封装(WLP)的C波段薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器。采用一维Mason等效电路模型对谐振器进行设计,并使用HFSS对电磁封装模型进行优化,再在ADS中对滤波器进行仿真优化设计,得到阶梯型结构的FBAR滤波器。采用空腔型结构并制备出FBAR滤波器芯片,同时利用覆膜工艺对FBAR裸芯片进行覆膜和电镀等WLP工艺,得到WLP的FBAR器件。测试结果表明,滤波器的中心频率为6.09 GHz,中心插损为2.92 dB,通带插损为3.4 dB,带宽为112 MHz,带外抑制大于40 dB。

Abstract:

为了探究泵腔结构参数对压电气体隔膜泵性能的影响,该文设计了一种压电气体隔膜泵的泵腔结构。首先简述了泵腔的结构设计与工作原理,推导出泵腔出口气流速度的表达式,通过仿真得出泵腔高度、气孔直径对腔体内的瞬时气压、气流速度及气体流量的影响。最后制作了泵腔样机并应用在压电气体隔膜泵中,进行了实验测试及理论分析对比。结果表明,实验结果与理论分析相吻合,输出流量随着腔高的增大而减小,随着气孔直径的增大而增大,这为压电气体微泵的腔体设计提供了理论参考。

Abstract:

受环境因素的影响,压电谐振器的共振频率会发生漂移。调谐技术因采用特定的手段主动调节共振频率而得到广泛应用,但传统附加质量块、激光烧蚀等机械调谐技术费时费力,灵活性不好。针对方体压电谐振器该文提出了一种激励信号幅值调谐和直流调谐的电调谐方法,可精密调节谐振器的共振频率。设计了一种基于ZYNQ系列主控芯片的数字化测控电路,实现了振子扫频激励、输出信号的幅值相位检测,为激励信号幅值调谐和直流调谐提供了实验硬件平台。实验结果表明,激励信号幅值调谐的共振频率变化范围为347.850~348.000 kHz,直流调谐的调节范围为347.720~347.820 kHz。该技术为压电谐振器共振频率精密调节提供可靠的理论与实践途径。

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匹配层材料及结构对于提高阵列式换能器的带宽、灵敏度及轴向分辨率有重要作用。为了探究不同匹配层材料对阵列式换能器性能的影响,该文通过有限元法模拟了包括高分子材料、0-3复合材料及镁合金等多种匹配层材料的阵列式换能器,综合比较了各自的频域特性及时域特性。仿真结果表明,使用AZ31B镁合金作为第一匹配层、Epo-Tek 301环氧树脂作为第二匹配层的阵列式换能器模型具有最佳的综合性能,从而为高性能阵列式压电超声换能器的开发、研究提供了新的匹配层设计参考方案。

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传统外形构造的换能器难以适应水下高速运动。因此,在头部为圆形或椭圆形的普通阵列式换能器基础上,该文设计了一种锥形结构的超声阵列式换能器,其可适用于水下高速航行器。通过有限元仿真确定了阵元尺寸与阵列构造,分析了换能器整体的声场分布,研制换能器样机并测试其电声性能。样机测试结果与仿真结果呈现出较好的一致性,换能器指向性与发射电压响应满足使用需求。结果表明,此种换能器结构具有实际的可行性。

Abstract:

该文基于正挠曲电效应建立了开口圆柱壳结构的挠曲电传感器模型。首先分析了开口圆柱壳的动态响应特性;其次根据正挠曲电效应,建立了由动态应变梯度引起的挠曲电传感理论,并推导出模态电压的表达式,挠曲电效应引起的挠曲电传感信号由长度方向弯曲应变引起的挠曲电信号与圆周方向弯曲应变引起的挠曲电信号两部分组成,分析了挠曲电片无限小时各点的分布式传感特性;最后分析了不同模态的频率及弯曲角度对挠曲电传感信号的影响,对比分析了不同方向弯曲应变引起的挠曲电信号的不同作用。研究结果表明,该分析结果对优化开口圆柱壳结构的传感特性有重要意义。

Abstract:

针对高过载环境下制导弹药内部空间约束及运动参数难以精确测量的问题,该文设计了一种框架式嵌入结构型的微惯性测量单元(MIMU)结构。MIMU由三轴微机械陀螺仪和三轴微机械加速度传感器组成,通过合理配置传感器的安装方式和优化内部空间布局,极大地减小了MIMU的质量和体积。整体结构采用高强度金属材料和特殊的灌封工艺,保证了MIMU抗高过载性能。通过有限元仿真与分析表明,所设计的MIMU结构可满足不小于20 000g(g=9.8 m/s²)的过载冲击。最后在靶场通过搭载某型号试验弹进行炮射过载实验,其实验结果表明,该文所设计的MIMU具备抗高过载能力,满足制导弹药高过载要求。

Abstract:

为了提高压电微机电系统(MEMS)扬声器的声压级,该文提出了一种新型的扬声器振膜结构,该结构由4个相同的扇环驱动单元和中间圆形质量块组成,并在上表面覆有一层柔性材料,形成刚性-柔性耦合封闭振动膜。优化该结构中圆形质量块半径r₂和相邻扇环的相邻边夹角θ等参数。结果表明,当θ=50°,r₂=700 μm时,声压级最大。在保证振膜面积相同和谐振频率基本一致的情况下,与优化后的固支圆形多层振膜相比,该文所提出的新型结构声压级高5 dB。

Abstract:

该文基于掺钪AlN薄膜制备了高次谐波体声波谐振器(HBAR),研究了钪(Sc)掺杂浓度对AlN压电薄膜材料特性及器件性能的影响。研究表明,当掺入Sc的摩尔分数从0增加到25%时,压电应力系数e₃₃增加、刚度 下降,导致Al₁-_xSc_xN压电薄膜的机电耦合系数 从5.6%提升至15.8%,从而使HBAR器件的有效机电耦合系数 提升了3倍。同时,当Sc掺杂摩尔分数达25%时,Al₁-_xSc_xN(x为Sc掺杂摩尔分数)压电薄膜的声速下降13%,声学损耗提高,导致HBAR器件的谐振频率和品质因数降低。

Abstract:

利用中红外光纤构建了一种在线准确检测偏二氯乙烯的红外光纤倏逝波传感器,该传感器由U形中红外光纤传感探头、偏二氯乙烯选择性敏感膜和超疏水膜构成。四氟乙烯敏感膜涂覆在U形区表面,超疏水膜涂覆在偏二氯乙烯敏感膜表面。U形传感器可增强光纤表面倏逝波强度,从而提高传感器的灵敏度。敏感膜可实现对水体中偏二氯乙烯的选择性测量,提高传感器测量结果的准确性;超疏水膜可抑制水分子对测量结果产生的负面影响。实验研究了偏二氯乙烯的特征吸收光谱,以及传感器对偏二氯乙烯的响应灵敏度、响应时间和选择敏感性。从理论上建立了传感器测量偏二氯乙烯的理论模型。研究结果表明,传感器对偏二氯乙烯具有高选择敏感性,传感器灵敏度可达0.002 1 abs/(mg·L^-1),响应时间为230 s。

Abstract:

智能井盖的应用减小了人工巡查的难度,降低了人们的生命财产安全风险。该文研究了一种钹式压电能量收集器,有效地提高了智能井盖无线监测节点电池的续航能力,降低了人工巡查的成本。分析了收集器的工作原理,采用ANSYS Workbench软件进行仿真优化,研究了对钹式压电能量收集器输出性能影响的关键因素。加工组装了钹式发电装置样机并完成了测试。结果表明,样机在脉冲宽度250 ms、冲击载荷0.5 MPa下,输出开路电压为102 V,输出功率为4.11 mW,有效地提高了井盖监测节点的续航能力。

Abstract:

基于Timoshenko梁弯曲理论,该文建立了双激励阶梯形弯曲振动夹心式压电换能器的传递矩阵理论模型。利用解析理论模型和有限元仿真对换能器的前4阶弯曲振动特性进行了计算分析。结果表明,在换能器的各阶弯曲振动模态下,解析理论计算与有限元仿真均取得了一致结果,即在低阶(一、二阶)弯曲振动模式下换能器有效机电耦合系数大,高阶弯曲振动模式下换能器的有效机电耦合系数小。阶梯形前盖板的直径比对换能器的各阶弯曲共振频率和放大系数均有较大的影响,直径比越大,弯曲共振频率越低,放大系数越大。

Abstract:

为了降低微流分析成本,该文提出了基于智能手机检测压电基片上目标微液滴方法,并开发出相应的应用软件,通过分析微液滴颜色信息和几何信息定位目标微液滴位置,结合分析时间获取微液滴输运速度。为验证提出方法的正确性,以5 μL黑色墨水溶液微液滴为研究对象,进行压电基片上微液滴识别和位置分析实验。结果表明,该文所提方法和开发的应用软件可识别和定位压电基片上微液滴,在功率为27.5 dBm时,第2~10 s段内微液滴输运速度为0.416 mm/s。

Abstract:

以压电陶瓷驱动器作为动力输入的快速伺服刀架具有输出力大和高频率响应的优点。压电陶瓷驱动器固有的迟滞现象严重影响了快速伺服刀架的输出定位精度。为解决此问题,通过引入归一化Bouc-Wen模型建立前馈控制补偿器,归一化Bouc-Wen模型解决了经典Bouc-Wen模型中存在的参数冗余问题。获得模型参数后,基于其逆模型搭建了前馈补偿器,并在搭建的实验平台上进行了单/双自由度轨迹跟踪性能测试。实验结果表明,对于等幅正弦波信号,经前馈控制环节补偿下快速伺服刀架的最大轨迹跟踪误差为1.18%,最大轨迹跟踪偏差为2.61%,证明该文所提出的前馈控制补偿器能提高快速伺服刀架的定位精度。

Abstract:

针对激光测风雷达回波信号极其微弱,直接快速傅里叶变换(FFT)后无法得到回波信号频域幅值的问题,该文提出了嵌入现场可编程门阵列(FPGA)的数字中频信号处理方法,有效地提取了回波信号频域幅值。激光测风雷达的回波信号是相干激光脉冲信号经过空气中气溶胶后向散射的信号,由于空气中气溶胶浓度小以及激光发射功率限制,回波信号微弱,首先将模拟回波信号经过中频放大器进行信号放大,再进入模数转换器(ADC)采样,然后采用补零FFT和FFT频谱累积等数字中频信号处理方法,提高微弱回波信号的信噪比,从而有效识别了回波信号中含有风速信息的频域幅值。结果表明,经过试验可得2 km内稳定的风速,精度可达0.1 m/s。

Abstract:

压电超声换能器在不同的工作频率下具有不同的输入阻抗，当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时会产生能量损耗，导致无法满足换能器的功率要求，从而使其光谱衍射效率降低，影响光谱成像质量。为此对换能器阻抗频率特性的深入研究，设计了一种新型宽带阻抗匹配网络。通过ADS仿真及匹配电路的测试，最终在115～180 MHz超声波频率内可使换能器的光谱衍射效率最高达70％。

Abstract:

医学超声成像的图像质量很大程度取决于超声换能器的特性。在换能器研制过程中，一项重要的任务是确定合适的匹配层材料及参数。为了满足高频超声换能器研制的需要，该文从理论及实验两方面研究了RTV615硅橡胶掺杂不同比例的氧化铝粉末后，所形成的复合材料的高频(20 MHz)声学特性参数，包括声速、声阻抗、声衰减系数等。结果表明，RTV615硅橡胶中掺杂氧化铝的体积分数为7.93%时，所形成的复合材料在20 MHz频率条件下声阻抗值提高52.94%，达到1.56×106 Pa·s/m，具有最佳的声阻抗匹配特性。因此，通过优化掺杂比例可有效改进硅橡胶材料的高频声学性能。

Abstract:

采用磁控溅射、光刻、腐蚀、电子束蒸发等工艺，在AlN薄膜表面设计和制备了兰姆波(Lamb)型谐振器。研究了Lamb谐振器频率特性与频率 温度特性，并与传统的瑞利波(Rayleigh)型谐振器进行对比。测试结果表明，Rayleigh谐振器的谐振频率为305.15 MHz，温度灵敏度为10.74 kHz/℃；而Lamb谐振器有7个谐振频率，分别为294.630 MHz，398.125 MHz，435.625 MHz，482 MHz，531.625 MHz，570 MHz和613.625 MHz，其温度灵敏度分别为10.63 kHz/℃，13.46 kHz/℃，16.09 kHz/℃，17.51 kHz/℃，18.95 kHz/℃，20.76 kHz/℃和21.86 kHz/℃。结果表明，兰姆波型谐振器高阶模式的温度灵敏度最高，达到21.86 kHz/℃。

Abstract:

研究了长度伸缩振动的光弹调制器的工作原理并进行振动分析。各向异性的压电石英在驱动电压下振动，当驱动方波信号频率与两块晶体的本征频率相匹配时,与压电石英用硅橡胶柔性连接的熔融石英随之共振，在两块晶体中传播的是同频率的纵驻波，光弹调制器整体作一维长度伸缩振动。将光弹调制器的振动等效为有阻尼的弹簧 质量块系统进行理论推导，得出振幅表达式，振动位移与驱动电压和光弹调制器的品质因数Q值成正比。最后通过有限元仿真与测振实验测量自制的光弹调制器的振动特性来验证推导的正确性。

Abstract:

为提高车轮轮毂振动下的压电悬臂梁发电机能量转换效率，根据哈密顿原理建立了发电机能量转换效率模型，利用数值模拟和试验分析的方法研究了发电机结构尺寸和材料特性对其能量转换效率的影响规律。研究表明，金属基板过厚或太薄、杨氏模量太小都不利于提高发电机的能量转换效率。在金属基板材料不同时，存在一个最佳厚度比（金属基板与总厚度之比）使发电机能量转换效率最高，铜、铝、钼3种金属基板材料的发电机最佳厚度比分别为0.67、0.72、0.45；在相同厚度比（0.5）条件下，钼基板的发电机能量转换效率较高，随着杨氏模量比（金属基板的杨氏模量与陶瓷的杨氏模量之比）的增大，发电机能量转换效率增高，但当杨氏模量比大于4时，发电机的能量转换效率变化不明显。

Abstract:

该文精确模拟了基于弛豫铁电单晶的声表面波(SAW)梯形滤波器的性能。首先介绍了由谐振器构成的梯形SAW滤波器的工作原理，利用QUCS软件建立了七阶梯形滤波器的仿真模型。结果表明，该单晶能实现高达620 MHz的超宽带SAW滤波器（中心频率1 GHz），比传统压电材料的滤波器带宽高3倍；通过优化各支路谐振器的静态电容及传统梯型滤波器的结构，牺牲了一定的带宽，但获得了较高的带外抑制和过渡带的陡峭度；讨论了不同品质因数对滤波器带内插损的影响。

Abstract:

针对压电叠堆执行器输入电压与输出位移的动态迟滞特性，结合非对称静态Bouc Wen迟滞模型，建立了压电叠堆执行器动态迟滞模型，并采用粒子群算法辨识出6个模型参数。为提高压电叠堆执行器动态位移输出精度，进一步推导出压电叠堆执行器迟滞逆模型，最终在此基础上对压电叠堆执行器进行前馈补偿研究。仿真与实验结果对比表明，在0~120 V峰值电压与0~500 Hz激励频率内，所建立的动态迟滞模型能够较好地描述与预测压电叠堆执行器的动态输出位移。前馈补偿实验研究结果表明，利用所建的迟滞逆模型补偿后，压电叠堆执行器的滞环减小，输出位移非线性度下降约3%。

Abstract:

Li2ZnTi3O8(LZT)陶瓷具有很好的微波介电性能，但其烧结温度较高(1 150 ℃)，与低温共烧陶瓷(LTCC)工艺不兼容。该文通过掺杂低熔Li2O B2O3 SiO2 CaO Al2O3(LBSCA)玻璃来降低Li2ZnTi3O8陶瓷的烧结温度，并详细研究了LBSCA掺杂量对材料体系物相结构、微观形貌、致密化程度及微波介电性能的综合影响。研究结果发现，当LBSCA的质量分数为1.5%,并在900 ℃低温烧结时可表现出优异的微波介电性能，即相对介电常数εr=23，品质因数与频率的乘积Q×f=39 762，密度ρ=3.59 g/cm3，频率温度系数τf=-13.75×10-6/℃，能很好地应用于LTCC技术领域。

Abstract:

为实现结构紧凑、大流量泵在便携产品中的应用，提出以中间固定的圆形双晶片压电振子为激励的压电泵。通过仿真及理论计算对比可得，与传统的边沿支撑振子的压电泵相比，在振子振动单个周期内，中间固定式的泵的腔体体积变化量提高了近50%。实验所用样泵的尺寸为42 mm×42 mm×14 mm，用锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)尺寸为25 mm×0.2 mm的压电双晶片激励，该泵在380 Hz，320 V的正弦激励下，最大流量可达到800 mL/min。

Abstract:

声表面波滤波器（SAWF）工作频率在宽温度范围内高度稳定是电子系统频谱控制的关键。已成为当前SAWF发展的主要技术方向。该文提出了基于多层微结构压电材料的的SAWF温度补偿技术方案，实现了基于钽酸锂(LT)压电基片上的温度补偿SAWF设计、仿真，并获得了满意的实验结果。基于LT/Si复合片法实现的SAWF频率温度系数在全温范围（-55～+85 ℃）内达到25×10-6/℃；基于SiO2/LT薄膜补偿法实现的SAWF频率温度系数在全温范围（-55～+85 ℃）内小于10×10-6/℃。研制的温度补偿声表面波滤波器（TC-AWF）达到要求，已在系统中得到应用。

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为了实现桁架结构振动主动控制，建立了智能桁架结构动力学模型和最优振动控制模型，对动力学建模和最优控制建模方法进行了研究。首先根据有限元理论和Hamilton原理，建立了智能桁架结构的机电耦合动力学方程，方程中含有与作动电压有关的耦合刚度矩阵，采用缩聚变换对动力学方程进行了简化，该动力学方程可用于机械/电荷作用下结构的静动力分析和控制系统设计。然后将推导的动力学模型变换为状态空间方程的形式，根据线性二次型最优控制理论，推导了结构振动控制的数学模型，通过最小化性能泛函，求解黎卡提矩阵代数方程确定了最优控制输入。最后给出了平面桁架结构振动控制算例验证建模过程和算法。结果表明，通过最优振动控制可以使结构振动快速衰减，达到振动抑制的效果。

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设计并制作了1-3-2型压电复合陶瓷材料，利用该型压电复合陶瓷材料具有低声阻抗，低机械品质因数(Q)，高机电转换系数，电极制作工艺简单及结构稳定不易发生变形等特点，制作了水声换能器件，并进行了电声性能分析与测试。分析结果表明，基于1-3-2型压复合材料制作的水声换能器具有在工作频带内模态单一、高发射响应及宽频带等特点。

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介绍了声光Q开关驱动器的工作原理，讨论了其电磁兼容设计的必要性。从元器件选取、印制电路板(PCB)设计、滤波、接地及屏蔽等方面给出了具体设计方法。采用该方法设计的驱动器电磁辐射明显改善。在同等工作条件下，工作频率的电磁辐射减小了14 dBm。

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描述了声光移频器的特点及应用，依据一般声光移频器移频频率大于20 MHz的局限性，提出了一种基于差频原理的声光移频器，介绍了其工作原理、光路设计及电路设计，在1 550 nm波长下，得到了衍射效率＞60%，移频频率±1 MHz，频率稳定度优于10-6/2 h的测试结果。

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声表面波标签因其自身固有生产工艺的缺点及容量有限而限制了其应用和发展。从实际生产的角度出发，以脉冲位置编码声表面波标签为基础，提出了中等容量和大容量声表面波标签的设计方案，在提高容量的同时可降低生产成本。该文核心内容为大容量声表面波标签的设计，其基于相关叉指换能器和排列组合原理，与之对应的两种阅读器结构方案也展开了讨论。

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该文实现了一个高可靠性、小体积的多路腔体滤波器组，包括四路对一致性要求较高的带通滤波器通道，以及一路由直通线缆和防雷电路板构成的校准通道。通过HFSS进行全腔仿真保证了仿真精度，并在Matlab中编程实现滤波器耦合系数的提取。利用Matlab和HFSS联合仿真的方式缩短了腔体滤波器仿真和调试的时间。设计不规则形状谐振腔，采用多通道滤波器形成整体组件结构的形式实现了系统小型化。通过算法、结构设计、调试技术等共同保证相位一致。利用各种浪涌抑制器件的特点设计三级防雷电路，实现了高可靠性系统保护。

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提出了一种能准确检测六价铬离子浓度的光纤传感器。利用二苯碳酰二胁与六价铬络合呈现鲜明的紫红色，且随六价铬离子浓度升高，紫红色逐渐加深的原理，在光纤表面镀络合显色薄膜，薄膜与Cr(Ⅵ)络合显色，通过对吸收光谱的测量检测出六价铬离子浓度。实验结果表明，当铬的浓度范围处于0.01～0.1 mg/L时，光谱强度与铬浓度呈正相关。该方法的检出限为0.01 mg/L，检测时间为10 min，检出率为96%。

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为使半球缺阻流体无阀压电泵在医疗、保健、航空航天器等领域得到更好的应用，需对半球缺阻流体无阀压电泵的工作特性进行相关的研究分析。该文首先对半球缺阻流体无阀压电泵的结构和工作原理进行了分析，并对泵内流阻特性进行理论分析；同时,采用有限元软件对半球缺阻流体无阀压电泵内部流场进行了模拟分析，结果表明，泵内流体正反向流时的流速随半球缺半径的增大呈递减趋势，泵腔内部的压强变化平缓。实际加工了样泵及多组不同半径的半球缺组并进行了实验，结果表明，泵的最大输出流量随半球缺半径增大而减小，在工作电压为150 V，半球缺半径为4.0 mm时，泵的最大输出流量值为121.4 mL/min，验证了半球缺能作为无阀压电泵的无移动部件阀及半球缺阻流体无阀压电泵的有效性。

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单束激光照射由单个超声波源作用下的声光介质产生布喇格衍射现象。现考虑由多束超声波作用下的声光效应现象，并着重探究多束超声波作用下波源信号变化对声光效应产生的影响。利用麦克斯韦方程推导出声波产生的应力与介质折射率之间的关系，然后用MATLAB进行应力分布和光路仿真验证。结果表明，利用这种方法得出的声光介质具有光晶体的性质。

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由于设计超高频兰姆波微传感器的需要，该文测量并分析了通过叉指换能器激发高阶模式兰姆波的传播特性。在建立测量系统的基础上，通过时域频域转换法获得了高阶模式兰姆波的色散特性。该系统可自动测量兰姆波的幅频响应与相频响应。再通过反傅里叶变换，获得器件的脉冲响应特性。进而在频域中区分不同模式，并通过傅里叶变换获得兰姆波色散曲线。由于高阶模式兰姆波的相速度远大于表面波的速度，因此基于此设计的振荡器频率更高，传感器更灵敏。

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