声表面波，什么是声表面波

声表面波简介

据小编了解声表面波（SAW，Surface Acoustic Wave）是沿物体表面传播的一种弹性波。利用在压电介质中传播的声表面波，对电信号进模拟信号处理的器件。超声学领域中，对表面缺陷的检测和延迟线的制作等面，已获得一定程度的应用。美国的怀特（R.M.White）和沃尔特默（F.W.Voltmer）在应用物理杂志上发表题为“一种新型声表面波声——电转化器”的论文，取得了声表面波技术的关键性突破，能在压电材料表面激励声表面波的金属叉指换能器 IDT（Inter-digital Transducer）的发明，大大加速了声表面波技术的发展，相继出现了许多各具特色的声表面波器件，使这门年轻的学科逐步发展成为一门新兴的、声学和电子学相结合的边缘学科。

                           

                                                                                     图1.声表面波过滤器原理

声表面波公式

在固体半空间表面存在的一种沿表面传播，能量集中于表面附近的弹性波。声表面波又称为表面声波。1885年，英国物理学家J.W.瑞利从理论上预言，在各向同性均匀固体表面存在声表面波，故又称为瑞利波。声表面波的传播速度vs满足瑞利方程 

                                                                     
式中vl和vt分别为固体中纵波和横波的传播速度。对于实际的固体，声表面波的传播速度比横波速度约慢10％。这时，表面波的传播是非频散的。它的质点振动位移有两个相位差为90°的分量：一个垂直于表面,另一个顺着表面内波的传播方向。它们的幅度随着深度的加深，虽不一定是单调的，但最终将趋向于零。在自然现象中，如在地震时，就存在声表面波。在超声技术领域，它最初用作声延迟线和用于检测表面缺陷等方面。但由于激发和检测表面波比较复杂，其应用受到一定限制。

声表面波原理

声表面波不仅可以在各向同性均匀固体中传播，而且也可以在不均匀的（如分层的）固体介质中传播。不过，这时它是频散的，并且有多种模式。在各向异性介质（如晶体）中，也可能存在声表面波，但由于介质的各向异性，其传播特性随表面的取向和传播方向而不同，而质点振动一般有三个分量。对于均匀的晶体，其传播也是非频散的。由于存在压电性，在电声之间存在耦合。

                                    图2.声表面波过滤器原理

在这种波传播时，不仅有力学质点的振动，而且电场分布也随之传播。这时，在晶体半空间内电场最终也随深度趋向于零。同时，在界面另一边的真空中，也有电场传播，并随对表面距离的增加而逐步减小；如果在压电晶体表面沉积上一层很薄的良导体（金属膜）就会使表面电场短路，从而降低声表面波的速度。前者称为自由表面，后者称为金属化表面。压电晶体本身是换能介质，在传播声表面波的压电晶体表面可以制做电声换能器，使电能和声能互相转换。

声表面波技术的特点

①声波比电磁波的传播速度要小5个数量级；在相同频率下，波长也短5个数量级，因而器件体积将大大缩小；

②信号的转换和传递是在压电晶体表面进行的，因而采用半导体平面工艺就可以制做器件。此外，信号的提取，注入和加工处理也很方便。
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