壓電聲表面波器件有頻率高、體積小、功能多、穩(wěn)定性好、易于批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，以其獨(dú)特的性能在移動(dòng)通信、航空航天、電子對抗等軍用和民用領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用。新興的聲表面波流體傳感器，更是以其靈敏度高和功耗低的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生物和化學(xué)試樣的檢測，是傳感領(lǐng)域擁有巨大發(fā)展?jié)摿Φ男路较颉?BR>本文首先從覆蓋理想流體層的各向同性半無限大彈性體中的聲表面波分析開始，求得了表面波速度與理想流體層厚度的關(guān)系，得到的結(jié)果與早期的研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。當(dāng)基體是各向同性無限大彈性板的情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨著流體層厚度的不斷減小，彈性板的振動(dòng)開始表現(xiàn)為顯著的對稱和反對稱模態(tài)，這一結(jié)果與沒有覆蓋流體層的彈性板振動(dòng)研究結(jié)果相吻合。由于實(shí)際的聲表面波器件都是由各向異性材料制造的,為了能更精確地分析流體試樣對聲表面波的影響，我們分析了基體是半無限大ST切石英晶體和無限大ST切石英晶體板的情形。由于彈性板與流體層的相互作用，實(shí)際振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)聲表面波模態(tài)和相應(yīng)的波速。
接著本文對覆蓋粘性流體層的各向同性以及各向異性無限大彈性板中的聲表面波傳播特性進(jìn)行了分析，求得了覆蓋粘性流體層的無限大彈性板中的聲表面波波速方程。數(shù)值計(jì)算表明，由于彈性板和粘性流體層的駐波共振，板中聲表面波的對稱和反對稱模態(tài)隨著波速不同而進(jìn)行著轉(zhuǎn)換。并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)粘性流體層厚度為零時(shí)，我們所求得的波速與沒有覆蓋粘性流體層相對應(yīng)的無限大彈性板中的聲表面波波速相同；當(dāng)粘性流體層的厚度不斷增加時(shí)，求得的聲表面波波速接近于粘性流體層中的波速。
最后，本文把覆蓋層材料擴(kuò)展到粘彈性材料。在考慮粘彈性材料的復(fù)材料常數(shù)的情況下，求得了覆蓋粘彈性層的無限大彈性體和彈性板中的聲表面波波速方程。由于我們現(xiàn)行的研究模型更接近實(shí)際的聲表面波流體傳感器，并且充分考慮了覆蓋流體層的厚度、密度以及粘性影響，因此本文的研究方法以及得到的結(jié)果對于聲表面波流體傳感器的分析和設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：聲表面波，傳感器，理想流體，粘性流體，波速

1 緒論 1
1.1 聲表面波傳感器的應(yīng)用及其工作原理 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 2
1.3 本文的主要工作 3
2 覆蓋理想流體層的各向同性無限大彈性板中的聲表面波波速計(jì)算 5
2.1 半無限大彈性體和理想流體層中聲表面波理論介紹和推導(dǎo) 5
2.2 算例1 11
2.3 覆蓋理想流體層的各向同性無限大彈性板中聲表面波分析 12
2.4 算例2 14
2.5 本章小結(jié) 18
3 覆蓋理想流體層的無限大ST切石英晶體板中聲表面波波速計(jì)算 19
3.1 覆蓋理想流體層的半無限大ST切石英晶體中的聲表面波分析 19
3.2 算例1 21
3.3 覆蓋理想流體層的無限大ST切石英晶體板中的聲表面波分析 22
3.4 算例2 25
3.5 本章小結(jié) 27
4 覆蓋理想流體層的各向同性無限大彈性板中的聲表面波波速計(jì)算 28
4.1 粘性流體層中聲表面波理論推導(dǎo) 28
4.2 覆蓋粘性流體層的各向同性基體中聲表面波分析及算例 29
4.3 覆蓋粘性流體層的各向異性基體中聲表面波分析及算例 37
4.4 本章小結(jié) 42
5 覆蓋粘彈性薄層的無限大彈性板中的聲表面波波速計(jì)算 43
5.1 粘彈性覆蓋層中聲表面波理論推導(dǎo) 43
5.2 覆蓋粘彈性層的各向同性基體中聲表面波分析及算例 44
5.3 覆蓋粘彈性層的各向異性基體中聲表面波分析及算例 49
5.4 本章小結(jié) 53
6 總結(jié)與展望 54