Устройство для измерения скорости поверхностных акустических волн в пьезокварцевых пластинах st-среза

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения температурной стабильности. Входной преобразователь 2 возбуждает в пластине 5 из кварца ST-среза поверхностную акустическую волну, которая принимается преобразователями 3 и 4 По временному сдвигу принятых этими преобразователями сигналов определяют скорость поверхностной акустической волны. Для повышения температурной стабильности измерений подложка 1. на которой размещены преобразователи , выполнена из монокристалического кварца Z-среза. З ил. Ё

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G О1 Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654114/28 (22) 23.02.89 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (72) Л.А. Яковлев, M.M. Шевелько и С.Г. Яковлев (53) 534.22(088.8) (56) Фарнелл Д. Свойства упругих поверхно, стных волн. — В кн. Физическая акустика. Т.

tV, гл. 3, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 1465717, кл. 6 01 Н 5/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В ПЬЕЗОКВАРЦЕВЫХ

ПЛАСТИНАХ $Т-СРГЗА

„„5lJ „„1646994 A l (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения температурной стабильности. Входной пре- образователь 2 возбуждает в пластине 5 из кварца ST-среза поверхностную акустическую волну, которая принимается преобразователями 3 и 4. По временному. сдвигу принятых этими преобразователями сигналов определяют скорость поверхностной акустической волны. Для повышения температурной стабильности измерений подложка 1, на которой размещены преобразователи, выполнена из монокристалического кварца 2-среза. 3 ил, 1Я5994

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости поверхностных акустических волн (ПАВ) в пьезокварцевых пластинах ST-среза. 5

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет увеличения температурной стабильности.

На фиг. f изображено устройство для измерения скорости ПАВ в пьезокварцевых 10 пластинах ST-среза; на фиг. 2 — ориентация подложки относительно кристаллографических осей кварца; на фиг, 3 — расчетные зависимости скорости ПАВ от угла 0 между осью Х и направлением распространения 15

ПАВ и угла фотклонения направления распространения ПАВ от волновой нормали, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения скорости

ПАВ в пьезокварцевых пластинах ST-среза 20 содержит прямоугольную подложку 1 из монокристаллического кварца Z-среза, продольная ось которой ориентирована под углом О к кристаллографической оси Х, размещенные на ее поверхности входной и два 25 параллельно соединенные выходные встречно-штыревые преобразователи 2-4.

Выходные преобразователи 3 и 4 расположены на разных расстояниях от входного преобразователя 2 так, что расстояние 1 30 ме.кду входным преобразователем и бл жайшим к нему выходным удовлетворяег неравенству ! > Ь/tgg, 1) где Ь вЂ” апертура преобразователей 2-4; 35 ф- угол направления распространения

ПАВ от волновой нормали при заданном значении О, удовлетворяющем условию:

19 < О ":-25о. (2)

На под: жку 1 с преобразователями на- 40 кладывают ко тролируемую пластину 5.

Устройство для измерения скорости

ПАВ в пьезокеарцевых пластинах ST-среза . работает следующим образом.

Входной преобразователь 2 возбуждает 45 в контролируемой пластине 5 ПАВ, которая после прохождения расстояний 1 и !ь принимается выходными преобразователями 3 и 4 соответственно, Измеряемый -временной интервал г между сигналами с преобразователей 3 и 4 составляет

7 (!о 4)/Vt. (3) где Vt — скорость ПАВ при температуре .

Поскольку подложка 1 выполнена из монокристаллического кварца Z-среза, температурные коэффициенты скорости V< в контролируемой пластине из пьезокварца

ST-среза и теплового расширения подложки одинаковы. Поэтому, зная (1ь — 1,)о при некоторой температуре tp, можно определить

Ч tp =(1b !а)о/ г, C4) где V о — скорость ПАВ в контролируемой пластине, приведенная к температуре tp.

Таким образом, устраняется влияние температурных условий на результаты измерений, чем повышается их точность.

Для устранения влияния ложных сигналов, вызванных распространением ультразвуковых колебаний, е частности ПАВ, в подложке, ее продольная ось ориентирована подуглом Ок оси Х, удовлетворяющим(2).

Как видно из фиг. 3, при таком выборе Одостигается максимальный угол фотклонения направления распространения ПАВ-от волновой нормали, совпадающей с продольной осью подложки.

Чтобы ПАВ, излученная преобразователем 2, нэ выходной преобразователь 3 при аком значении угла ф не попала, необходимо выполнение условия (1), формула изобретения

Устройство для измерения скорости поверхностных акустических волн в пьезокварцевых пластинах ST-среза, содержащее прямоугольную подложку, нанесенные на ее поверхность входной и два выходных встречна-штыревых преобразователя, размещенные на разных расстояниях от входного и соединенные параллельно, о т л ич а. ю щ е е с я тем, что, с целью повышенияточности измерений за счет увеличения температурной стабильности, подложка выполнена из монокристаллического кварца

7-среза, продольная ось которой ориентирована под углом Ок кристаллографической оси Х кварца 7-среза. а расстояние !между входным и ближним выходным преббразователяйи и величина О выбрана из условий

1 b/tg tji

19о <0<25о где b — апертура преобразователей; ф- угол между продольной осью подложки и направлением распространения в ней ультразвуковых колебаний, 1646994 н с иоа

0 10 40 60 30

Редактор И.Дербак

Эаказ 1378 Тираж 323 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Мрр

Составитель В.Сорокин

Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк