Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2012, № 7 · PHYSICAL PROBLEMS OF ELECTRONICS

Характеристики антисимметричных волн Лэмба нулевого порядка в структуре "пьезоэлектрическая пластина - нанокомпозитный полимерный слой - жидкость"

I.E. Kuznetsova1, B.D. Zaitsev2, I.A. Borodina2, A.M. Shikhabudinov2, A.S. Kuznetsova2, A.A. Teplykh2

1 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
2 Saratov Branch of Kotelnikov IRE RAS, Saratov, Russia
Full text (PDF) UDC 534.8; 534.232 EDN PIUUQZ

Abstract

In the paper the influence of the nanocomposite polymeric layer on value of radiation losses accompanying the propagation of antisymmetric Lamb wave in piezoelectric plate bordering with liquid is investigated. It is shown that the using of matching layer leads to the increasing of effectiveness of bulk wave radiation into liquid at the propagation of A 0 wave. The optimization of the acoustical characteristics of matching layer and the geometry of the structure is carried out. The obtained theoretical data are confirmed by the experimental results. The presented structures can be useful for the development of the waveguide hydroacoustic emitters.

  • Nanocomposite polymeric material
  • lamb waves
  • piezoelectric plates
  • Hydroacoustic emitters
Аннотация (на русском)

Характеристики антисимметричных волн Лэмба нулевого порядка в структуре "пьезоэлектрическая пластина - нанокомпозитный полимерный слой - жидкость"

В работе исследовано влияние нанокомпозитного полимерного слоя на величину радиационного излучения, сопровождающего распространение антисимметричной волны Лэмба нулевого порядка (А 0) в пьезоэлектрической пластине, граничащей с жидкостью. Показано, что использование согласующего слоя приводит к увеличению эффективности излучения объемной волны в жидкость при распространении А 0 волн. Проведена оптимизация акустических характеристик согласующего материала и геометрических размеров структуры. Полученные экспериментальные данные подтвердили основные выводы теории. Данные структуры могут быть использованы при разработке волноводных гидроакустических излучателей.

For citation

Kuznetsova I.E., Zaitsev B.D., Borodina I.A., Shikhabudinov A.M., Kuznetsova A.S., Teplykh A.A. Характеристики антисимметричных волн Лэмба нулевого порядка в структуре "пьезоэлектрическая пластина - нанокомпозитный полимерный слой - жидкость" // Journal of Radio Electronics. – 2012. – No. 7.

References

  1. D.S. Ballantine, R.M. White, S.J. Martin, A.J. Ricco, E.T. Zellers, G.C. Frye, H. Wohltjen Acoustic Wave Sensors. San Diego: Academic Press, 1997. - 436P.
  2. M.G. Schweyer, J.C. Andle, D.J. McAlister, L.A. French, J.F. Vetelino. An acoustic plate mode sensor for aqueous mercury // Proc. of IEEE Int. Ultras. Symp.- 1996.- P. 355-358.
  3. I.V. Anisimkin, Yu.V. Gulyaev. Acoustic wave liquid sensing: features, tendencies, perspectives // Proc.17th International Congress on Acoustics.- 2001.- V.IV.-P.90-91.
  4. B.D. Zaitsev, S.G. Joshi, I.E. Kuznetsova, I.A. Borodina. Acoustic waves in piezoelectric plates bordered with viscous and conductive liquids // Ultrasonics. - 2001.- V.39, N1.- P.45-50.
  5. R.M. White, P.J. Wicher, S.W. Wenzel, E.T. Zellers. Plate-mode ultrasonic oscillator sensors /// IEEE Trans. on Ultrason., Ferroel. and Freq. Contr.- 1987.- V.34, N2.- P.162-171.
  6. R.D. Watkins, W.H.B. Cooper, A.B. Gillespie, R.B. Pike. The attenuation of Lamb waves in the presence of a fluid // Ultrasonics.- 1982.- V.20.- P.257-264.
  7. S.G. Joshi, B.D. Zaitsev, I.E. Kuznetsova. Miniature, high efficiency transducers for use in ultrasonic flow meter // Proc. of IEEE Int. Ultras. Symp.- 2004.- P.1286-1289.
  8. J. Wu, Z. Zhu. Sensitivity of Lamb wave sensors in liquid sensing // IEEE Trans. on Ultrason., Ferroel. and Freq. Contr.- 1996.- V.43, N1.- P.71-72.
  9. L. Scandelari, N. Noury, P. Benech, E. Chamberod. sensor for liquids characterization based on elastic surface waves generated with a P(VF2-VF3) film in a non-piezoelectric media // Ultrasonics.- 1998.- V.36.- P.15-20.
  10. И.А.Бородина, С.Г. Джоши, Б.Д. Зайцев, И.Е. Кузнецова. Акустические волны в тонких пластинах ниобата лития // Акуст.журн.- 2000.- T.46, N1.- C.42-46.
  11. И.Е. Кузнецова, Б.Д. Зайцев, С.Г. Джоши, А.А. Теплых Влияние жидкости на характеристики антисимметричных волн Лэмба в тонких пьезоэлектрических пластинах // Акуст. журн. - 2007. - Т.53. - №5 - С.637-644.
  12. I.E. Kuznetsova, B.D. Zaitsev, A.M. Shikhabudinov. Elastic and viscous properties of nanocomposite films based on low-density polyethylene// Trans. on Ultrason., Ferroel. And Freq. Control.- 2010.- V.57, N9.- P.2009-2011.
  13. А. Олинер. Поверхностные акустические волны / Под. ред. А. Олинера.- М.: Мир, 1981. - Гл. 2. 390C.
  14. Л.М. Бреховских, О.А. Годин. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1989.- 412C.
  15. J.J. Campbell, W.R. Jones. Propagation of surface waves at the boundary between a piezoelectric crystal and a fluid medium // IEEE Trans. on Ultrason., Ferroel. and Freq. Contr.- 1970.- V.17, N2.- P.71-76.
  16. G. Kovacs, M. Anhorn, H.E. Engan, G. Visintini, C.C.W. Ruppel. Improved material constants for LiNbO3 and LiTaO3 /// Proc. IEEE Ultrasonics Symp.- 1990.- V.1.- P. 435-438.
  17. Физические величины. Справочник./ Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. [и др.].- М.: Энергоатомиздат, 1991.- 1232C.
  18. Э. Дьелесан, Д. Руайе. Упругие волны в твердых телах. М.: Наука, 1982.- 424 С.
  19. S.G. Joshi, B.D. Zaitsev, I.E. Kuznetsova. Efficient mode conversion transducers for use in ultrasonics flow meters // Proceedings of IEEE Ultrasonics Symp.- 2009.- P.1491 - 1494.
  20. И.Е. Кузнецова, Б.Д. Зайцев, И.А. Бородина, В.В. Колесов, А.В. Скнаря, Н.Г. Петрова, А.В. Носов. Диаграмма направленности гидроакустического излучателя на основе А0 волн Лэмба в пьезокерамической пластине // Радиотехника и электроника. -2011.- N11.-С.1403-1409.