Электрический импеданс электроакустического преобразователя
Коэффициент передачи пьезопреобразователя можно рассчитать по результатам определения его входного импеданса. In engineering calculation of electrical coupling coefficient of electromechanical systems will form "upper electrode - piezotransducer - coupling layers waveguide" the inaccurac...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Datum: | 2000 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2000
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70941 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Электрический импеданс электроакустического преобразователя / В.В. Данилов, С.В. Иванов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 4. — С. 22-24. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859643933661855744 |
|---|---|
| author | Данилов, В.В. Иванов, С.В. |
| author_facet | Данилов, В.В. Иванов, С.В. |
| citation_txt | Электрический импеданс электроакустического преобразователя / В.В. Данилов, С.В. Иванов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 4. — С. 22-24. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Коэффициент передачи пьезопреобразователя можно рассчитать по результатам определения его входного импеданса.
In engineering calculation of electrical coupling coefficient of electromechanical systems will form "upper electrode - piezotransducer - coupling layers waveguide" the inaccuracy up to 300% occur because of the used Q-factor measurements and its low values. In the article theoretical basis and experimental check of possibility of basic characteristics definition for such systems by input impedance determination results have been presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:24:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 4
22
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ïüåçîïðåîáðà-
çîâàòåëÿ ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïî ðåçóëü-
òàòàì îïðåäåëåíèÿ åãî âõîäíîãî èìïå-
äàíñà.
Ïåðñïåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ àêóñòîîïòè÷åñ-
êèõ óñòðîéñòâ (ÀÎÓ) â îïòè÷åñêèõ ñèñòåìàõ âûñî-
êîïðîèçâîäèòåëüíîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ, ãäå îíè
ïðèìåíÿþòñÿ â êà÷åñòâå ýëåìåíòîâ ââîäà èíôîðìà-
öèè, ïîêàçàíà â [1, 2]. Êàê èçâåñòíî [2], ïðîèçâîäè-
òåëüíîñòü ëþáîé îïòè÷åñêîé ñèñòåìû îáðàáîòêè èí-
ôîðìàöèè îïðåäåëÿåòñÿ áûñòðîäåéñòâèåì åå ôóíê-
öèîíàëüíûõ ýëåìåíòîâ è, â ïåðâóþ î÷åðåäü, ýëåìåí-
òîì ââîäà èíôîðìàöèè â ëàçåðíûé ïó÷îê. Êîíñò-
ðóêòèâíî-êîìïîíîâî÷íîé îñíîâîé ëþáîãî ÀÎÓ ÿâ-
ëÿåòñÿ àêóñòîîïòè÷åñêàÿ ÿ÷åéêà (ÀÎß), áûñòðîäåé-
ñòâèå êîòîðîé (íà óðîâíå ôèçè÷åñêîé ìîäåëè) îï-
ðåäåëÿåòñÿ øèðîêîïîëîñíîñòüþ ÷àñòîòíî-çàâèñèìûõ
ïàðàìåòðîâ åå ýëåìåíòîâ [3]. Ê ýëåìåíòàì ÀÎÓ îò-
íîñÿò: ýëåêòðè÷åñêóþ öåïü ñîãëàñîâàíèÿ ÀÎß ñ èñ-
òî÷íèêîì óïðàâëÿþùåãî ðàäèîñèãíàëà, ýëåêòðîàêóñ-
òè÷åñêèé ïðåîáðàçîâàòåëü (ÝÀÏ), ñðåäó àêóñòîîïòè-
÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ(ÀÎÂ), àêóñòè÷åñêóþ íàãðóç-
êó è äð. Â ðåàëüíûõ ÀÎÓ èõ ôóíêöèè ñîîòâåò-
ñòâåííî âûïîëíÿþò [4]: ýëåêòðè÷åñêàÿ ñîãëàñóþ-
ùàÿ öåïü, ïüåçîýëåêòðè÷åñêèé ïðåîáðàçîâàòåëü (ÏÏ)
íà îñíîâå êðèñòàëëè÷åñêèõ ïëàñòèí èëè ïëåíîê, ñâå-
òîçâóêîïðîâîä (ÑÇÏ), àêóñòè÷åñêàÿ íàãðóçêà.
 ðàáîòå [3, ñ. 72] îòìå÷àëîñü, ÷òî ïðîöåññ
îïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòà ýëåêòðè÷åñêîé
ñâÿçè k äëÿ ñèëüíî àêóñòè÷åñêè íàãðóæåííûõ ÏÏ
(äîáðîòíîñòü Q<10) øèðîêî èçâåñòíûì ìåòîäîì õà-
ðàêòåðèñòè÷åñêèõ ÷àñòîò ðåçîíàíñà è àíòèðåçîíàíñà
ïðèâîäèò ê îòíîñèòåëüíîé ïîãðåøíîñòè ïîðÿäêà
20�350%. Òàêàÿ ïîãðåøíîñòü ñâÿçàíà ñ íåòî÷íîñòüþ
îïðåäåëåíèÿ äîáðîòíîñòè Q, ïîñêîëüêó èñïîëüçóåìàÿ
â [1�3] ôèçè÷åñêàÿ ìîäåëü ÏÏ íå ó÷èòûâàåò êîìï-
ëåêñíîé ÷àñòîòíî-çàâèñèìîé àêóñòè÷åñêîé íàãðóæåí-
íîñòè ÏÏ.
 äàííîé ðàáîòå, èñïîëüçóÿ ïðåäñòàâëåíèå ýêâè-
âàëåíòíûõ ñõåì (â ÷àñòíîñòè, ÷åòûðåõýëåìåíòíîãî
äâóõïîëþñíèêà) ñ ó÷åòîì êîìïëåêñíîé ÷àñòîòíî-çà-
âèñèìîé àêóñòè÷åñêîé íàãðóæåííîñòè ÏÏ ÀÎß [4],
ðàññìàòðèâàåòñÿ âõîäíîé ýëåêòðè÷åñêèé èìïåäàíñ
ÝÀÏ, ñîçäàííîãî íà îñíîâå ïüåçîýëåêòðè÷åñêîé ïëà-
ñòèíû, è îïðåäåëÿåòñÿ êîýôôèöèåíò ïðåîáðàçîâà-
íèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ìîùíîñòè â àêóñòè÷åñêóþ íå íà
îñíîâå èñïîëüçîâàíèÿ äîáðîòíîñòè, à íà îñíîâå îï-
ðåäåëåíèÿ åå âõîäíîãî èìïåäàíñà.
Ìåòîä ýêâèâàëåíòíûõ ñõåì íà îñíîâå ýëåêòðî-
àêóñòè÷åñêèõ àíàëîãèé ñòàâèò ýëåìåíòàì ýëåêòðî-
àêóñòè÷åñêîãî òðàêòà ÀÎß â ñîîòâåòñòâèå òîêè è
íàïðÿæåíèÿ, ÿâëÿþùèåñÿ ïîäîáèåì ñêîðîñòåé è ñèë
â ðàçëè÷íûõ åãî ó÷àñòêàõ ïðè äâèæåíèè óïðóãîé
âîëíû âäîëü ñòðóêòóðû, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 1. Çäåñü
ÂÝ � âåðõíèé ýëåêòðîä, ÏÏ � ïüåçîýëåêòðè÷åñêèé
ïðåîáðàçîâàòåëü, ÑÑ � ñâÿçóþùèå ÏÏ ñî ñðåäîé
ÀÎÂ (ÑÇÏ) ñëîè, êîòîðûå ñîçäàþòñÿ ìåòîäàìè ìèê-
ðîýëåêòðîííîé òåõíîëîãèè [5].
Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðà ýëåêòðîàêóñòè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàòå-
ëÿ â âèäå ïüåçîýëåêòðè÷åñêîé ïëàñòèíû ñ äâóõñòîðîííåé
àêóñòè÷åñêîé íàãðóçêîé
Ðàññìîòðèì ïëàñòèíêó ïüåçîýëåêòðèêà (ÏÏ)
òîëùèíîé d, èìåþùåé ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî
ñå÷åíèÿ S. Ïðåäïîëîæèì, ÷òî íà ïîâåðõíîñòè çàäàí
ïîòåíöèàë U=U0exp(iωt) (ãäå U0 � àìïëèòóäíîå
çíà÷åíèå ïðèëîæåííîãî íàïðÿæåíèÿ, i= −1 , ω �
öèêëè÷åñêàÿ ÷àñòîòà, t � âðåìÿ), à ñìåùåíèå ÷àñòèö
ìàòåðèàëà çàâèñèò îò êîîðäèíàòû Y, íàïðàâëåííîé
ïåðïåíäèêóëÿðíî ïîâåðõíîñòè (ðèñ. 1).
Àìïëèòóäà ñìåùåíèÿ ξ óäîâëåòâîðÿåò âîëíîâî-
ìó óðàâíåíèþ è ïðåäñòàâèìà â âèäå
ξ=[b1sin(kY)+b2cos(kY)]exp(iωt), (1)
ãäå b1, b2 � àìïëèòóäíûå çíà÷åíèÿ ñìåùåíèÿ, k � âîëíî-
âîå ÷èñëî.
Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî êîëåáàòåëüíûå ñêîðîñòè ν1
è ν2 ðàâíû:
ν ξ ω1
0
2= =
=
ä
ät
i b
Y
,
ν ξ ω ν2 1 1= = − −
=
ä
ät
i b kd kd
Y d
sin( ) cos( ) . (2)
Âûðàæåíèå äëÿ b1 èìååò âèä
b
kd
i kd1
2 1=
−ν ν
ω
cos( )
sin( )
. (3)
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
21.02 2000 ã.
Îïïîíåíò ê. ô.-ì. í. Ñ. Ï. ÑÅÐÃÈÅÍÊÎ
Ê. ò. í. Â. Â. ÄÀÍÈËÎÂ, Ñ. Â. ÈÂÀÍÎÂ
Óêðàèíà, ã. Äîíåöê, ÍÈÈ êîìïëåêñíîé àâòîìàòèçàöèè
ÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÈÉ ÈÌÏÅÄÀÍÑ
ÝËÅÊÒÐÎÀÊÓÑÒÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÒÅËß
0 d Y
F1 F2
ν1 ν2
ÂÝ ÏÏ ÑÑ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 4
23
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
þò çíà÷åíèÿ Z1=�iZp/sin(kd), Z2=�iZptg(kd/2).
 ñîñòàâå ñõåìû èìååòñÿ ïðàêòè÷åñêè íå ðåàëèçóå-
ìûé ýëåìåíò � îòðèöàòåëüíàÿ åìêîñòü. (Äàëåå ýòî
íå ñîçäàåò êàêèõ-ëèáî çàòðóäíåíèé, ïîñêîëüêó ñõå-
ìà òðàíñôîðìèðóåòñÿ òàê, ÷òî â íåé èñïîëüçóþòñÿ
òîëüêî ðåàëüíûå ýëåìåíòû.)
Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ÏÏ íà âûõîäàõ (F1, ν1) è (F2, ν2)
ìåõàíè÷åñêè íàãðóæåí íà èìïåäàíñû ÂÝ è ÑÑ, ðàâ-
íûå Zd è Zpr, ñîîòâåòñòâåííî. Àêóñòè÷åñêèé èìïå-
äàíñ äàííîé ñèñòåìû ñî ñòîðîíû âòîðè÷íîé îáìîòêè
ýëåêòðîìåõàíè÷åñêîãî òðàíñôîðìàòîðà (àêóñòè÷åñ-
êàÿ ñòîðîíà) ðàâåí
Z
iZ Z iZ Z
iZ Z Z
iZ
a
p d p pr
p d pr
p=
+ +
+ +
−
( tg )( tg )
tg sin( )
ϕ ϕ
ϕ ϕ2 2
, (11)
ãäå ôàçîâàÿ ïîñòîÿííàÿ ϕ=kd/2.
Èñïîëüçîâàíèå ðàçëîæåíèé ôóíêöèé tg ϕ è sin(2ϕ)
â îêðåñòíîñòè ÷àñòîòû ïîëóâîëíîâîãî ðåçîíàíñà ÏÏ
(d=λ/2, ω=ωa) ïðè ϕ=π(1+δ)/2 ïðèâîäèò Za ê âèäó
Za=(Zd+Zpr)/4+iZpπδ/4. (12)
Çäåñü tg ϕ=(π2δ2�8)/4πδ, sin(2ϕ)=�πδ, ãäå
δ=(ω�ωa)/ωa � îòíîñèòåëüíàÿ ÷àñòîòíàÿ ðàññòðîéêà.
Âûðàæåíèå äëÿ Za ýêâèâàëåíòíî èìïåäàíñó íà-
ãðóæåííîãî ïîñëåäîâàòåëüíîãî êîëåáàòåëüíîãî êîí-
òóðà ~ ~LC . Ñõåìà ÏÏ íà ðèñ. 2 ïðèíèìàåò âèä, ïîêà-
çàííûé íà ðèñ. 3.
Ïðè ïåðåíîñå ýëåìåíòîâ íà ýëåêòðè÷åñêóþ ÷àñòü
èìïåäàíñ Za íåîáõîäèìî ðàçäåëèòü íà N2. Òîãäà, ñ
ó÷åòîì �Ñ0, ïîëó÷èì ýëåêòðè÷åñêóþ ýêâèâàëåíòíóþ
ñõåìó ÏÏ (ðèñ. 4). Çäåñü äëÿ êîìïåíñàöèè åìêîñòè
Ñ0 äîáàâëåíà èíäóêòèâíîñòü L0, ïîäêëþ÷àåìàÿ ñíà-
ðóæè ÏÏ. Çíà÷åíèÿ L, C:
L=Zpπ/(2ωrK), C=2K/(πωrZp).
Äëÿ ìàòåðèàëîâ, îáëàäàþùèõ ïüåçîýôôåêòîì, ñïðà-
âåäëèâû ñëåäóþùèå óðàâíåíèÿ äëÿ ìåõàíè÷åñêîãî íà-
ïðÿæåíèÿ Ò è ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè D [6, ñ. 360]:
Ò=ñÅ
ä
äY
ξ
�åÒÅ; (4)
D=åÒ
ä
äY
ξ
+εηÅ, (5)
Äëÿ íàõîæäåíèÿ ñèë F1 è F2 ïîäñòàâèì íàïðÿ-
æåííîñòü ïîëÿ Å=(D�εη)/εη â óðàâíåíèå (4), òîãäà
Ò=ñDη�eD/εη . (6)
Ýëåêòðè÷åñêàÿ èíäóêöèÿ D ñâÿçàíà ñ òîêîì I,
òåêóùèì ÷åðåç ÏÏ ñ ïëîùàäüþ S, ñîîòíîøåíèåì
D=I/(iωS). Ó÷èòûâàÿ, ÷òî F1=�ST|Y=0, ïîëó÷àåì:
F1=�iZp[ν2/sin(kd)�ν1/tg(kd)]+ieI/(ωεη), (7)
ãäå Zp � âîëíîâîå àêóñòè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå ÏÏ:
Zp=ScDk/ω.
Àíàëîãè÷íî, äëÿ F2:
F2=�ST |Y=d=
=�iZp[ν1/sin(kd)�ν2/tg(kd)]+ieI/(ωεη). (8)
Èíòåãðèðóÿ óðàâíåíèå (5) ñ ó÷åòîì îòñóòñòâèÿ
çàðÿäîâ (div
→
D=0), ïîëó÷èì:
Dd=e(ξ|Y=d�ξ|Y=0)�Uεη, (9)
ãäå U EdY
d
= ∫
0
� ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ íà ýëåêòðîäàõ
ïëàñòèíû �
U=[�e/(iωεη)](ν2�ν1)+Id/(iωSεη). (10)
Ñîâîêóïíîñòü (7), (8), (10) îïèñûâàåò øåñòè-
ïîëþñíèê, õàðàêòåðèçóåìûé äâóìÿ ìåõàíè-
÷åñêèìè ñòîðîíàìè è îäíîé ýëåêòðè÷åñêîé. Äëÿ òà-
êîãî øåñòèïîëþñíèêà Ìýçîíîì [7] ïðåäëîæåíà ýê-
âèâàëåíòíàÿ ñõåìà, âêëþ÷àþùàÿ â ñåáÿ èäåàëüíûé
ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèé òðàíñôîðìàòîð (ðèñ. 2).
Êîýôôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè øåñòèïîëþñíèêà
(ðèñ. 2) ðàâåí N=eC0/εη; C0=Sεη/d � ñòàòè÷åñ-
êàÿ åìêîñòü çàæàòîãî ÏÏ. Èìïåäàíñû Z1 è Z2 èìå-
I �C0
C0
1:N Z1
Z2
Z2
ν1
ν2
F1
F2
Ðèñ. 2. Ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà äâóõñòîðîííå íàãðóæåí-
íîãî ÏÏ
L
~
Ðèñ. 3. Òðàíñôîðìèðîâàííàÿ ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà ÏÏ
�C0
C0
1:N
Zd/4
Zpr/4
C
~
L
Ðèñ. 4. Ýëåêòðè÷åñêàÿ ýêâèâàëåíòíàÿ
ñõåìà ÏÏ
C0
Zd/4K
Zpr/4K
C
L0
ãäå ñÅ �
åÒ �
εη �
ìîäóëü óïðóãîñòè, èçìåðåííûé ïðè ïîñòîÿííîì
ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå Å;
ïüåçîýëåêòðè÷åñêèé ìîäóëü, èçìåðåííûé ïðè ïî-
ñòîÿííîì íàïðÿæåíèè Ò;
äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü, èçìåðåííàÿ ïðè
ïîñòîÿííîé ìåõàíè÷åñêîé äåôîðìàöèè η=
ä
äY
ξ
.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 4
24
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Êîýôôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè N2=K ðàâåí
K
k
k
Ñ Vp p=
−
'ýì
'ýì
.
2
2
2
0
2 2
1 8
π ρ
εη (13)
Çäåñü ρp, Vp � ïëîòíîñòü ìàòåðèàëà ÏÏ è ñêî-
ðîñòü çâóêà â ÏÏ, ñîîòâåòñòâåííî. ×àñòîòó ðåçîíàí-
ñà ωr=1/ LC ñâîáîäíîé ÏÏ ìîæíî íàéòè èñïîëü-
çóÿ óðàâíåíèå [6, c. 378], ñâÿçûâàþùåå åå ñ ÷àñòîòîé
àíòèðåçîíàíñà ωà=πVp/d:
k r
a
r
a
'ýì tg .2
2 2
π ω
ω
πω
ω
= (14)
Êâàäðàò êîýôôèöèåíòà ýëåêòðîìåõàíè÷åñêîé ñâÿ-
çè k2
ýì õàðàêòåðèçóåò äîëþ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè,
ïåðåøåäøåé â óïðóãóþ ìåõàíè÷åñêóþ ýíåðãèþ, è c
êîýôôèöèåíòîì ýëåêòðè÷åñêîé ñâÿçè k ñâÿçàí âû-
ðàæåíèÿìè k=C/C0, k=k2
ýì/(1�k2
ýì).
Âõîäíîé ýëåêòðè÷åñêèé èìïåäàíñ ÏÏ ñ øóí-
òèðóþùåé èíäóêòèâíîñòüþ L0 ðàâåí
Z
i L R i L C X
L C R i L C X i L
e = + − +
− + − + +
ω ω ω
ω ω ω ω
0
2
0 0 0
1
1 1
[ ( / )]
( )[ ( / )]
,(15)
ãäå R=R(Ω) è X=X(Ω) � âåùåñòâåííàÿ è ìíèìàÿ ÷àñòè
ñóììû èìïåäàíñîâ ÂÝ è ÑÑ; Ω=ω/ωr � îòíîñèòåëüíàÿ
÷àñòîòà. (×àñòîòíûå çàâèñèìîñòè R=R(Ω) è X=X(Ω), íîð-
ìèðîâàííûå íà àêóñòè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå ñâåòîçâóêî-
ïðîâîäà, îïðåäåëåíû â [4].)
×àñòîòà ðåçîíàíñà íàãðóæåííîé ÏÏ ω0 ÿâëÿåòñÿ
ðåøåíèåì òðàíñöåíäåíòíîãî óðàâíåíèÿ äëÿ ðåàêòèâ-
íîé ñîñòàâëÿþùåé èìïåäàíñà â êîíòóðå îòíîñèòåëü-
íî âåëè÷èíû Ω0=ω0/ωr:
Ω0
2�1+Ω0CX(Ω0)=0. (16)
Óìíîæèâ ÷èñëèòåëü è çíàìåíàòåëü (15) íà ωC,
à òàêæå ó÷èòûâàÿ ñîîòíîøåíèÿ äëÿ ωr è k è ÷òî
ω0=1/ L C0 0 , ïîëó÷èì:
Z
i L RC i CX
RC i CX ik
e =
+ − +
− + − + +
ω ω ω
ω ω ω ω ω ω
0
2
2
0
2 2 2
0
2
1
1 1
[ ( )]
( / )[ ( )] /
.
Ω
Ω
(17)
Êîìïîíåíòû (17) ïðåäñòàâèì â âèäå
ω ω
ω
ω
π π
CX CX
C
L
X
C
L
X
X
Z
X
r
r
p
= = = = =Ω Ω Ω Ω~
~ ;
2 2
(18)
ω ω
ω
ω
π
RX RX
C
L
R R
r
r= = =Ω Ω2
, (19)
ãäå X
�
, R
�
� íîðìèðîâàííûå íà Zp çíà÷åíèÿ X è R.
C ó÷åòîì âûðàæåíèé (18), (19) âõîäíîé èìïå-
äàíñ (17) ïðèíèìàåò âèä
[ ]
[ ]Z
i L R i X
R i X ik
e =
+ − +
− + − + +
ω π π
π π
0
2
0
2
0
2 2 2 2
2 1 2
2 1 2
Ω Ω Ω Ω
Ω Ω Ω Ω Ω Ω
/ ( / )
( ) / ( / )
. (20)
Äëÿ ÏÏ, íå çàøóíòèðîâàííîãî èíäóêòèâíîñòüþ
L0, èìïåäàíñ Zå ðàâåí
Z
i
C
R i X
R i k X
e
r
=
− + − +
+ − − +ω
π π
π π0
2
2
2 1 2
2 1 2Ω
Ω Ω Ω
Ω Ω Ω
/ ( / )
/ ( / )
. (21)
Ïðè äàëüíåéøåì àíàëèçå âîçáóæäåíèÿ óïðóãèõ
âîëí â ñòðóêòóðå ÂÝ�ÏÏ�ÑÑ�ÑÇÏ âîñïîëüçóåìñÿ
êîýôôèöèåíòîì îòðàæåíèÿ Ã íà âõîäå ýêâèâàëåíò-
íîé ñõåìû (ðèñ. 4):
− =
−
+
Γ( )
( )
( )
,i
Z i R
Z i R
e g
e g
ω
ω
ω (22)
ãäå Rg � âîëíîâîå ñîïðîòèâëåíèå ñëåâà îò âõîäà ÏÏ.
Âåëè÷èíà àêóñòè÷åñêîé ìîùíîñòè, èçëó÷àåìîé ÏÏ
â íàïðàâëåíèè ÂÝ è ÑÑ, ðàâíà [2, ñ. 39]
~
Ðà=Ð0(1�| Ã | 2), (23)
ãäå Ð0 � ýëåêòðè÷åñêàÿ ìîùíîñòü ïîäâîäèìîãî ñèãíàëà.
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ÂÝ è ÑÑ îáðàçóþò äåëèòåëü ìîù-
íîñòè, àêóñòè÷åñêàÿ ìîùíîñòü, îòäàâàåìàÿ ÷åðåç ÑÑ
â ÑÇÏ, ðàâíà
P P
Z
Z Za a
pr
pr d
=
+
~ Re
Re( )
. (24)
 êà÷åñòâå ïðèìåðà ïðàêòè÷åñêîé çíà÷èìîñòè
(21) ïðèâåäåì ðåçóëüòàòû ñðàâíèòåëüíîãî
àíàëèçà (ñì. ðèñ. 5) ðàñ÷åòîâ ÷àñòîòíîé çàâèñèìîñ-
òè ìîäóëÿ âõîäíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî èìïåäàíñà | Z e |
ïüåçîïðåîáðàçîâàòåëåé ÀÎß ïî ïðåäëîæåííîé ìåòî-
äèêå è âåëè÷èí | Z e | , ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíî
äëÿ ñòðóêòóð ÏÏ�ÑÑ�ÑÇÏ.
Èññëåäîâàëèñü ñòðóêòóðû [3] LiNbO3�Ep�SiO2,
LiNbO3�Ep�ÒÔ10, LiNbO3�Cu�In�Cu�SiO2,
LiNbO3�In�PbMoO4 (YZ-ñðåç), LiNbO3�In�ÒÔ1, ãäå
Ep � ñâÿçóþùèé ñëîé íà îñíîâå ýïîêñèäíîé ñìîëû
ÝÄ-20, Cu�In�Cu � ñâÿçóþùèå ñëîè òèïà «ìåäü�
èíäèé�ìåäü». Ðåçîíàíñíûå ÷àñòîòû ñòðóêòóð, ñîãëàñíî
[3, ñ. 75], ñîñòàâëÿëè ñîîòâåòñòâåííî 4,22, 25,09, 168,2,
70,78, 23,98 ÌÃö, ïðè ýòîì íà÷àëüíàÿ è êîíå÷íàÿ
÷àñòîòû àíàëèçà âûáèðàëèñü ðàâíûìè 0,2Fr è 2Fr,
ñîîòâåòñòâåííî.
Èç ïðèâåäåííûõ ãðàôèêîâ âèäíî, ÷òî çíà÷åíèÿ
èìïåäàíñîâ â äàëüíåé îáëàñòè îò ðåçîíàíñà ñ íåçíà-
÷èòåëüíûì ðàçëè÷èåì ìîæíî ñ÷èòàòü îäèíàêîâûìè.
Ïîäîáíîå ñâîéñòâî îáúÿñíÿåòñÿ ñëàáûì âëèÿíèåì
ôàçîâûõ ñîîòíîøåíèé â ýêâèâàëåíòíîì êîíòóðå è
êîìïëåêñíîé ÷àñòîòíî-çàâèñèìîé àêóñòè÷åñêîé íàãðó-
æåííîñòè â ðåàëüíîé ñòðóêòóðå ÏÏ�ÑÑ�ÑÇÏ. Òà-
êèì îáðàçîì, â ýòîé îáëàñòè àïïðîêñèìàöèþ çàâèñè-
ìîñòè |Ze| ïîñðåäñòâîì ÷åòûðåõýëåìåíòíîé ýêâèâà-
ëåíòíîé ñõåìû ìîæíî ñ÷èòàòü óäîâëåòâîðèòåëüíîé.
Èíàÿ ñèòóàöèÿ èìååò ìåñòî â îêðåñòíîñòè ðåçî-
íàíñà. Ïðè ýòîì, â îáùåì ñëó÷àå, èçìåíÿåòñÿ âåùå-
ñòâåííàÿ è ìíèìàÿ ÷àñòè àêóñòè÷åñêîãî èìïåäàíñà
ÑÑ â ñå÷åíèè, ñìåæíîì ñ ÏÏ. Âíîñèìàÿ ðåàêòèâíàÿ
ñîñòàâëÿþùàÿ íàãðóçêè ñìåùàåò ðåçîíàíñíóþ ÷àñ-
òîòó ñèñòåìû â öåëîì, à òàêæå ÷àñòîòó àíòèðåçîíàí-
ñà. Èçìåíåíèÿ êðóòèçíû çàâèñèìîñòè èìïåäàíñà è
åãî ýêñòðåìàëüíûå çíà÷åíèÿ â ðåçîíàíñíîé îáëàñòè
îáóñëîâëåíû ÷àñòîòíîé çàâèñèìîñòüþ âåùåñòâåííîé
÷àñòè àêóñòè÷åñêîãî èìïåäàíñà íàãðóçêè.
* * *
Òàêèì îáðàçîì, ïðåäëîæåííûå ïðåäñòàâëåíèÿ
(17)�(21) ïîçâîëÿþò äëÿ ýëåêòðîìåõàíè÷åñêîé ñèñ-
òåìû âèäà «âíåøíèé ýëåêòðîä � ïüåçîïëàñòèíà �
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70941 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:24:58Z |
| publishDate | 2000 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Данилов, В.В. Иванов, С.В. 2014-11-16T19:46:28Z 2014-11-16T19:46:28Z 2000 Электрический импеданс электроакустического преобразователя / В.В. Данилов, С.В. Иванов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 4. — С. 22-24. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70941 Коэффициент передачи пьезопреобразователя можно рассчитать по результатам определения его входного импеданса. In engineering calculation of electrical coupling coefficient of electromechanical systems will form "upper electrode - piezotransducer - coupling layers waveguide" the inaccuracy up to 300% occur because of the used Q-factor measurements and its low values. In the article theoretical basis and experimental check of possibility of basic characteristics definition for such systems by input impedance determination results have been presented. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Электронная аппаратура: исследования, разработки Электрический импеданс электроакустического преобразователя Электричний імпеданс електроакустичного перетворювача The electrical impedance of electroacoustic transducer Article published earlier |
| spellingShingle | Электрический импеданс электроакустического преобразователя Данилов, В.В. Иванов, С.В. Электронная аппаратура: исследования, разработки |
| title | Электрический импеданс электроакустического преобразователя |
| title_alt | Электричний імпеданс електроакустичного перетворювача The electrical impedance of electroacoustic transducer |
| title_full | Электрический импеданс электроакустического преобразователя |
| title_fullStr | Электрический импеданс электроакустического преобразователя |
| title_full_unstemmed | Электрический импеданс электроакустического преобразователя |
| title_short | Электрический импеданс электроакустического преобразователя |
| title_sort | электрический импеданс электроакустического преобразователя |
| topic | Электронная аппаратура: исследования, разработки |
| topic_facet | Электронная аппаратура: исследования, разработки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70941 |
| work_keys_str_mv | AT danilovvv élektričeskiiimpedansélektroakustičeskogopreobrazovatelâ AT ivanovsv élektričeskiiimpedansélektroakustičeskogopreobrazovatelâ AT danilovvv élektričniiímpedanselektroakustičnogoperetvorûvača AT ivanovsv élektričniiímpedanselektroakustičnogoperetvorûvača AT danilovvv theelectricalimpedanceofelectroacoustictransducer AT ivanovsv theelectricalimpedanceofelectroacoustictransducer |