Page 208 - 《应用声学》2024年第6期

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产的信号发生器RIGOL DSG3000连接功率放大器
3 结果与讨论
Mini-circuit LZY-22 给SAW器件提供信号驱动，需
要强调的是，信号加载前与示波器连接测定输入电 3.1 特征频率与频域分析
压大小。利用热电偶温度计 (Fluke 51 K/J) 测量叉 在对模型特征频率求解后，可以得声波在固体
指电极表面的温度，使用红外相机以视频拍摄的形
中传播振型的几种模态。模态是结构的固有振动特
式捕捉器件温度随时间的变化。为减小实验误差， 性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模
每个实验条件下均进行3次实验。使用ImageJ软件
态振型，图 3 为SAW 器件仿真得到的几种模态。不
对红外相机的热图像进行分析。ImageJ 软件可以
同的频率对应不同的声波振型，这其中包括声体波
通过温标条灰度值之间的对应关系得到温度值，并
振型和 SAW振型。基于 SAW在基体中传播能量主
且在每张红外图像中，测量区域像素点的灰度值，而
要集中在固体表面以下 1∼2 波长范围内，从而提取
不是仅仅从温度标度条中取最高点。
出 SAW 对应的振型，可以看到 SAW 振型存在两个
ηՂԧၷ٨ བྷႃϦ ጚܱᄱ఻ 不同振型的特征频率，即对称模态 f sc− 与反对称模

态 f sc+ ，直接用于后续频域相应下的损耗分析。从
图 3(b) 中可以看到形变主要集中在固体的浅表层，
符合 SAW 引起振动的特点，而图 3(a) 中显示的形
ܦ᛫᭧ฉ٨͈ 变主要集中在固体内部，显然这不符合 SAW 的谐
振模。该结果与文献 [17] 在 LiNbO 3 基体上仿真得
ᇨฉ٨
Ҫဋஊܸ٨ 到的瑞利波的振动模式完全吻合。通过仿真计算得

到 SAW 器件的特征频率，因此器件的谐振频率 f sc
图 2 SAW 器件热效应实验平台 可以由这两个特征频率计算得到，
Fig. 2 Experimental platform for thermal effect 1
of SAW devices f sc = (f sc+ + f sc− ). (6)
2
7
ྲढ़ᮠဋ=2.5506T10 +45966i ᛫᭧ ঴ͯረ(mm) ྲढ़ᮠဋ=2.6774T10 +13400i ᛫᭧ ঴ͯረ(mm)
7
T10 -4
0 8 0
7 1.0
-100 -100
6
-200 5 -200 0.8
mm 4 mm 0.6
-300 -300
3
0.4
-400 2 -400
0.2
1
-500 -500
0 0
-200 0 200 400 -200 0 200 400
mm mm
(a) ܦʹฉ૝ی
5
7
5
7
ྲढ़ᮠဋ=2.9661T10 +2.7892T10 i ᛫᭧ ঴ͯረ(mm) ྲढ़ᮠဋ=2.9793T10 +2.8573T10 i ᛫᭧ ঴ͯረ(mm)
T10 -4 T10 -4
0 14 0
12
-100 12 -100 10
10
-200 -200 8
mm 8 mm 6
-300 6 -300
4
4
-400 -400
2 2
-500 0 -500 0
-200 0 200 400 -200 0 200 400
mm mm
(b) SAW૝ی
图 3 声波在固体中传播振型
Fig. 3 Vibration mode of acoustic wave propagation in solids