一种基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法与流程

本发明属于纳米声学效应分析技术领域，尤其是涉及一种基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法。

背景技术：

随着声表面波器件高频化、集成化程度的提高，声表面波器件的波长尺度缩小到纳米量级，宏观声学理论以及由宏观声学理论所衍生的理论建模方法存在失效效应，宏观声学理论分析的部分方程将不再适用，如弹性力学方程，此时宏观声学理论无法准确对纳米量级声表面波器件的设计进行理论指导，所以有必要找到一种基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法，分析器件波长的变化对纳米声学效应的影响，给出失效判断条件并找出失效阈值，可有力推动声学器件纳米声学效应的研究。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法，其方法步骤简单，设计合理且实现方便，对不同尺度延迟线型声表面波器件的参数进行测试，获取不同尺度延迟线型声表面波器件的参数测量值，并通过宏观声学理论计算获取不同尺度延迟线型声表面波器件的参数计算值，通过对不同尺度延迟线型声表面波器件的参数测量值与不同尺度延迟线型声表面波器件的参数的宏观声学理论计算值分析，给出失效判断条件并找出失效阈值，可有力推动声学器件纳米声学效应的研究。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、不同尺度延迟线型声表面波器件的获取：获取不同尺度延迟线型声表面波器件，将各个延迟线型声表面波器件按照所对应的声表面波波长从大到小的顺序进行排序；其中，第r个延迟线型声表面波器件所对应的声表面波波长为λr，r为正整数，且1≤r≤ns，所述第r个延迟线型声表面波器件具有四个引脚分别为输入引脚、第一接地引脚、输出引脚和第二接地引脚，ns表示延迟线型声表面波器件的总数；

步骤二、不同尺度延迟线型声表面波器件的参数测试：对多个延迟线型声表面波器件参数进行测试的方法均相同，其中，对第r个延迟线型声表面波器件的参数进行测试，具体过程如下：

步骤201、根据公式fg,r＝λr×vy,r，得到第r个延迟线型声表面波器件的中心频率预估值fg,r；根据公式得到第r个延迟线型声表面波器件的带宽预估值kg,r；其中，vy,r表示延迟线型声表面波器件相速度预估值，vy,r的取值范围为1000m/s～10000m/s，nc表示第r个延迟线型声表面波器件中叉指电极的对数；

步骤202、判断第r个延迟线型声表面波器件的中心频率预估值fg,r≤200ghz是否成立，当fg,r≤200ghz时，执行步骤203；当fg,r＞200ghz时，执行步骤204；

步骤203、采用矢量网络分析仪对第r个延迟线型声表面波器件的参数进行测试，获取第r个延迟线型声表面波器件的中心频率测量值fr、第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗测量值sr和第r个延迟线型声表面波器件的带宽测量值kr；

步骤204、采用太赫兹时域光谱分析仪对第r个延迟线型声表面波器件的参数进行测试，获取第r个延迟线型声表面波器件的中心频率测量值fr、第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗测量值sr和第r个延迟线型声表面波器件的带宽测量值kr；

步骤三、不同尺度延迟线型声表面波器件宏观声学理论计算值的获取及参数误差获取：

步骤301、在延迟线型声表面波器件中叉指电极与压电介质处边界条件为应力连续和电势连续，且延迟线型声表面波器件中叉指电极与压电介质处所在平面的法线方向电位移不连续条件下，采用基于压电介质的耦合波动方程的有限元-边界元法，获取第r个延迟线型声表面波器件的com参数；计算机调取com模型，并输入第r个延迟线型声表面波器件的com参数，根据com模型得到第r个延迟线型声表面波器件的输出端短路时第r个延迟线型声表面波器件的输入导纳y11、第r个延迟线型声表面波器件的输入端短路时第r个延迟线型声表面波器件的输出导纳y22、第r个延迟线型声表面波器件的输入端短路时第r个延迟线型声表面波器件的输出端到第r个延迟线型声表面波器件的输入端的转移导纳y12；

步骤302、根据公式得到第r个延迟线型声表面波器件的正向传输系数s21；其中，z1表示第r个延迟线型声表面波器件的输入端阻抗匹配，z2表示第r个延迟线型声表面波器件的输出端阻抗匹配，且z1＝z2＝50欧姆,r1表示第r个延迟线型声表面波器件的输入端阻抗实部，r2表示第r个延迟线型声表面波器件的输出端阻抗实部，且r1＝r2＝50欧姆；

步骤303、根据公式得到第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗宏观计算值

步骤304、采用计算机给第r个延迟线型声表面波器件的输入引脚施加变频正弦波激励信号，变频正弦波激励信号的频率范围为0.7fg,r～1.3fg,r，变频正弦波激励信号从频率为0.7fg,r以步进fbj至1.3fg,r扫频，并多次重复步骤301至步骤303，获取不同频率正弦波激励信号下的第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗宏观计算值其中，变频正弦波激励信号的幅值范围为1伏～5伏，步进fbj的取值为100khz；

步骤305、采用计算机将不同频率正弦波激励信号下的第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗宏观计算值进行拟合，得到以频率为横坐标，以插入损耗为纵坐标的第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗计算曲线；

步骤306、采用计算机将第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗计算曲线中最大峰值对应的频率作为第r个延迟线型声表面波器件的中心频率计算值并记作第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗计算曲线中最大峰值对应的插入损耗为第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗计算值第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗计算值所对应的两个频率之差的绝对值为第r个延迟线型声表面波器件的带宽计算值

步骤307、根据公式得到第r个叉指电极激励的声学器件的中心频率相对误差δfr，根据公式得到第r个叉指电极激励的声学器件的带宽相对误差δkr，根据公式得到第r个叉指电极激励的声学器件的插入损耗相对误差δcr；

步骤四、宏观声学理论失效判断以及失效阈值确定：

采用计算机将延迟线型声表面波器件所对应的声表面波波长为横坐标，以中心频率相对误差绝对值为纵坐标，获取声表面波波长与频率误差曲线图；采用计算机判断当|δfr|＜|δfr+1|＜|δfr+2|＜|δfr+3|＜|δfr+4|，且3％≤|δfr|＜|δfr+1|＜|δfr+2|＜|δfr+3|＜|δfr+4|成立时，则中心频率相对误差绝对值|δfr|所对应的声表面波波长为宏观声学理论失效时延迟线型声表面波器件对应的失效波长阈值；其中，|δfr+1|表示第r+1个延迟线型声表面波器件的中心频率相对误差绝对值，|δfr+2|表示第r+2个延迟线型声表面波器件的中心频率相对误差绝对值，|δfr+3|表示第r+3个延迟线型声表面波器件的中心频率相对误差绝对值，|δfr+4|表示第r+4个延迟线型声表面波器件的中心频率相对误差绝对值，r+1、r+2、r+3和r+4均为正整数，且r+1、r+2、r+3和r+4的取值均在1～ns范围内；

或者采用计算机将延迟线型声表面波器件所对应的声表面波波长作为横坐标，以带宽相对误差绝对值为纵坐标，获取声表面波波长与带宽误差曲线图；采用计算机判断当|δkr|＜|δkr+1|＜|δkr+2|＜|δkr+3|＜|δkr+4|，且3％＜|δkr|＜|δkr+1|＜|δkr+2|＜|δkr+3|＜|δkr+4|成立时，则带宽相对误差绝对值|δkr|所对应的声表面波波长为宏观声学理论失效时延迟线型声表面波器件对应的失效波长阈值；其中，|δkr+1|表示第r+1个延迟线型声表面波器件的带宽相对误差绝对值，|δkr+2|表示第r+2个延迟线型声表面波器件的带宽相对误差绝对值，|δkr+3|表示第r+3个延迟线型声表面波器件的带宽相对误差绝对值，|δkr+4|表示第r+4个延迟线型声表面波器件的带宽相对误差绝对值；

或者采用计算机将延迟线型声表面波器件所对应的声表面波波长作为横坐标，以插入损耗相对误差绝对值为纵坐标，获取声表面波波长与插入损耗相对误差绝对值曲线图；采用计算机判断当|δcr|＜|δcr+1|＜|δcr+2|＜|δcr+3|＜|δcr+4|，且3％＜|δcr|＜|δcr+1|＜|δcr+2|＜|δcr+3|＜|δcr+4|成立时，则插入损耗相对误差绝对值|δcr|所对应的声表面波波长为宏观声学理论失效时延迟线型声表面波器件对应的失效波长阈值；其中，|δcr+1|表示第r+1个延迟线型声表面波器件的插入损耗相对误差绝对值，|δcr+2|表示第r+2个延迟线型声表面波器件的插入损耗相对误差绝对值，|δcr+3|表示第r+3个延迟线型声表面波器件的插入损耗相对误差绝对值，|δcr+4|表示第r+4个延迟线型声表面波器件的插入损耗相对误差绝对值。

上述的一种基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法，其特征在于：步骤203中采用矢量网络分析仪对第r个延迟线型声表面波器件的参数进行测试，具体过程如下：

步骤2031、将所述矢量网络分析仪的输出测试端口通过输出导线与第r个延迟线型声表面波器件的输入引脚连接，将矢量网络分析仪的输入测试端口通过输入导线与第r个延迟线型声表面波器件的输出引脚连接，第r个延迟线型声表面波器件的第一接地引脚和第二接地引脚均与所述矢量网络分析仪的接地端口连接；

步骤2032、操作所述矢量网络分析仪，使所述矢量网络分析仪的输出测试端口对第r个延迟线型声表面波器件的输入引脚施加变频正弦波激励信号，变频正弦波激励信号的频率范围为0.7fg,r～1.3fg,r，变频正弦波激励信号从频率为0.7fg,r以步进fbj至1.3fg,r扫频，同时所述矢量网络分析仪的输入测试端口获取扫频过程中施加变频正弦波激励信号时第r个延迟线型声表面波器件的输出引脚的响应信号；

步骤2033、根据公式得到不同频率正弦波激励信号下的第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗cf,r，vs表示变频正弦波激励信号的幅值，vf表示第r个延迟线型声表面波器件的输出引脚在不同频率正弦波激励信号下的响应信号的幅值；

步骤2034、将不同频率正弦波激励信号下的第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗cf,r输入计算机，并采用计算机将不同频率正弦波激励信号下的第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗cf,r进行拟合，得到以频率为横坐标，以插入损耗为纵坐标的第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗测试曲线；

步骤2035、采用计算机将第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗测试曲线中最大峰值对应的频率作为第r个延迟线型声表面波器件的中心频率测量值fr，第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗测试曲线中最大峰值对应的插入损耗为第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗测量值cr，第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗测量值cr-3db所对应的两个频率之差的绝对值为第r个延迟线型声表面波器件的带宽测量值kr。

上述的一种基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法，其特征在于：步骤204中采用太赫兹时域光谱分析仪对第r个延迟线型声表面波器件的参数进行测试，具体过程如下：

步骤2041、采用太赫兹时域光谱分析仪垂直发射太赫兹脉冲至第r个延迟线型声表面波器件表面，得到第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的时域波形图，并发送至计算机；之后，拆卸第r个延迟线型声表面波器件，采用太赫兹时域光谱分析仪垂直发射太赫兹脉冲，得到未加载延迟线型声表面波器件时太赫兹电磁波的原始时域波形图，并发送至计算机；其中，所述太赫兹时域光谱分析仪中飞秒激光脉冲的中心波长为800nm，所述太赫兹时域光谱分析仪中飞秒激光脉冲的重复频率为80mhz，所述太赫兹时域光谱分析仪中飞秒激光脉冲的脉宽为100fs；

步骤2042、采用计算机调取傅里叶变换模块，分别对第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的时域波形图和未加载延迟线型声表面波器件时太赫兹电磁波的原始时域波形图进行傅里叶变换，得到第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的频谱图和未加载延迟线型声表面波器件时的太赫兹电磁波的原始频谱图；其中，第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的频谱图和未加载延迟线型声表面波器件时的太赫兹电磁波的原始频谱图的横坐标均为太赫兹电磁波频率，第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的频谱图和未加载延迟线型声表面波器件时的太赫兹电磁波的原始频谱图的纵坐标均为太赫兹电磁波的电场振幅；

步骤2043、根据公式得到第r个延迟线型声表面波器件在太赫兹电磁波频率为d时的插入损耗c′f,r,d；其中vy,d表示第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的频谱图中在横坐标太赫兹电磁波频率为d时所对应的太赫兹电磁波的电场振幅，vw,d表示未加载延迟线型声表面波器件时的太赫兹电磁波的原始频谱图中在横坐标太赫兹电磁波频率为d时所对应的太赫兹电磁波的电场振幅；太赫兹电磁波频率d的取值范围为200ghz～4thz；

步骤2044、并采用计算机将第r个延迟线型声表面波器件在不同太赫兹频率时的插入损耗进行拟合，得到以频率为横坐标，以插入损耗为纵坐标的第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗测试曲线，并按照步骤306所述的方法，得到第r个延迟线型声表面波器件的中心频率测量值fr、第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗测量值cr和第r个延迟线型声表面波器件的带宽测量值kr。

上述的一种基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法，其特征在于：步骤一中不同尺度延迟线型声表面波器件的获取，具体过程如下：

步骤101、设定声表面波波长的取值范围为4nm～4000nm，并将声表面波波长划分为4nm≤λ^a≤40nm，40nm＜λ^b≤400nm和400nm＜λ^c≤4000nm三个声表面波波长区间；其中，λ^a表示声表面波波长在[4nm～40nm]范围中任一声表面波波长，λ^b表示声表面波波长在(40nm～400nm]范围中任一声表面波波长，λ^c表示声表面波波长在(400nm～4000nm]范围中任一声表面波波长；

步骤102、当400nm＜λ^c≤4000nm时，根据获取第i个延迟线型声表面波器件和第i-1个延迟线型声表面波器件；其中，第i个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第i个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为第i-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第i-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为其中，i和i-1均为正整数，且i和i-1的取值均在1～18的范围内；

步骤103、当40nm＜λ^b≤400nm时，根据获取第j个延迟线型声表面波器件和第j-1个延迟线型声表面波器件；其中，第j个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第j个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为第j-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第j-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为其中，j和j-1均为正整数，且j和j-1的取值均在19～36的范围内；

步骤104、当4nm≤λ^a≤40nm时，根据获取第e个延迟线型声表面波器件和第e-1个延迟线型声表面波器件；其中，第e个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第e个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为第e-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第e-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为其中，e和e-1均为正整数，且e和e-1的取值均在37～46的范围内，且ns＝46。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法步骤简单、实现方便且操作简便，获取宏观声学理论失效时延迟线型声表面波器件对应的失效波长阈值，确保延迟线型声表面波器件的参数获取准确。

2、所采用的延迟线型声表面波器件的参数测量过程中，当延迟线型声表面波器件的中心频率预估值不大于200ghz时，采用矢量网络分析仪对延迟线型声表面波器件的参数进行测试，当延迟线型声表面波器件的中心频率预估值大于200ghz时，采用太赫兹时域光谱分析仪对延迟线型声表面波器件的参数进行测试，综合考虑到制备的延迟线型声表面波器件为纳米尺度，延迟线型声表面波器件的频率范围将会达到太赫兹量级，所以本发明分别采用矢量网络分析仪和太赫兹时域光谱分析仪对器件的性能参数：中心频率、插入损耗和带宽进行测试。在延迟线型声表面波器件的中心频率为200ghz以下时，采用网络分析仪能进行延迟线型声表面波器件参数性能测试，但是当延迟线型声表面波器件的中心频率为200ghz以上时，矢量网络分析仪的频率范围将会受限，无法满足超高频器件的性能参数测试。目前矢量网络分析仪在不添加频率扩展模块时，其对器件测试的频率最高上限可达300ghz，但为了检测结果的准确性留有一定的预留范围，所以当器件的频率范围超过200ghz，采用太赫兹时域光谱分析仪进行器件的性能测试，太赫兹时域光谱分析仪的频率测试上限可达到4thz，能够满足本发明设计的不同纳米尺度下声表面波器件的参数性能测试，提高了声表面波器件的参数性能测试准确性，进一步提高宏观声学理论失效判断的准确性。

3、本发明采用宏观声学理论，获取延迟线型声表面波器件的参数宏观声学理论计算值，并将不同尺度延迟线型声表面波器件的参数的宏观声学理论计算值与不同尺度延迟线型声表面波器件的参数的测量值进行误差计算，获取不同尺度延迟线型声表面波器件所对应的中心频率误差、带宽误差和插入损耗误差，便于分析任一参数失效时所对应的失效波长阈值。

综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理且实现方便，对不同尺度延迟线型声表面波器件的参数进行测试，获取不同尺度延迟线型声表面波器件的参数测量值，并通过宏观声学理论计算获取不同尺度延迟线型声表面波器件的参数计算值，通过对不同尺度延迟线型声表面波器件的参数测量值与不同尺度延迟线型声表面波器件的参数的宏观声学理论计算值分析，给出失效判断条件并找出失效阈值，可有力推动声学器件纳米声学效应的研究。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程框图。

具体实施方式

如图1所示的一种基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法，包括以下步骤：

步骤一、不同尺度延迟线型声表面波器件的获取：获取不同尺度延迟线型声表面波器件，将各个延迟线型声表面波器件按照所对应的声表面波波长从大到小的顺序进行排序；其中，第r个延迟线型声表面波器件所对应的声表面波波长为λr，r为正整数，且1≤r≤ns，所述第r个延迟线型声表面波器件具有四个引脚分别为输入引脚、第一接地引脚、输出引脚和第二接地引脚，ns表示延迟线型声表面波器件的总数；

步骤二、不同尺度延迟线型声表面波器件的参数测试：对多个延迟线型声表面波器件参数进行测试的方法均相同，其中，对第r个延迟线型声表面波器件的参数进行测试，具体过程如下：

步骤201、根据公式fg,r＝λr×vy,r，得到第r个延迟线型声表面波器件的中心频率预估值fg,r；根据公式得到第r个延迟线型声表面波器件的带宽预估值kg,r；其中，vy,r表示延迟线型声表面波器件相速度预估值，vy,r的取值范围为1000m/s～10000m/s，nc表示第r个延迟线型声表面波器件中叉指电极的对数；

步骤202、判断第r个延迟线型声表面波器件的中心频率预估值fg,r≤200ghz是否成立，当fg,r≤200ghz时，执行步骤203；当fg,r＞200ghz时，执行步骤204；

步骤203、采用矢量网络分析仪对第r个延迟线型声表面波器件的参数进行测试，获取第r个延迟线型声表面波器件的中心频率测量值fr、第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗测量值sr和第r个延迟线型声表面波器件的带宽测量值kr；

步骤204、采用太赫兹时域光谱分析仪对第r个延迟线型声表面波器件的参数进行测试，获取第r个延迟线型声表面波器件的中心频率测量值fr、第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗测量值sr和第r个延迟线型声表面波器件的带宽测量值kr；

步骤三、不同尺度延迟线型声表面波器件宏观声学理论计算值的获取及参数误差获取：

步骤301、在延迟线型声表面波器件中叉指电极与压电介质处边界条件为应力连续和电势连续，且延迟线型声表面波器件中叉指电极与压电介质处所在平面的法线方向电位移不连续条件下，采用基于压电介质的耦合波动方程的有限元-边界元法，获取第r个延迟线型声表面波器件的com参数；计算机调取com模型，并输入第r个延迟线型声表面波器件的com参数，根据com模型得到第r个延迟线型声表面波器件的输出端短路时第r个延迟线型声表面波器件的输入导纳y11、第r个延迟线型声表面波器件的输入端短路时第r个延迟线型声表面波器件的输出导纳y22、第r个延迟线型声表面波器件的输入端短路时第r个延迟线型声表面波器件的输出端到第r个延迟线型声表面波器件的输入端的转移导纳y12；

步骤302、根据公式得到第r个延迟线型声表面波器件的正向传输系数s21；其中，z1表示第r个延迟线型声表面波器件的输入端阻抗匹配，z2表示第r个延迟线型声表面波器件的输出端阻抗匹配，且z1＝z2＝50欧姆,r1表示第r个延迟线型声表面波器件的输入端阻抗实部，r2表示第r个延迟线型声表面波器件的输出端阻抗实部，且r1＝r2＝50欧姆；

步骤303、根据公式得到第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗宏观计算值

步骤304、采用计算机给第r个延迟线型声表面波器件的输入引脚施加变频正弦波激励信号，变频正弦波激励信号的频率范围为0.7fg,r～1.3fg,r，变频正弦波激励信号从频率为0.7fg,r以步进fbj至1.3fg,r扫频，并多次重复步骤301至步骤303，获取不同频率正弦波激励信号下的第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗宏观计算值其中，变频正弦波激励信号的幅值范围为1伏～5伏，步进fbj的取值为100khz；

步骤305、采用计算机将不同频率正弦波激励信号下的第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗宏观计算值进行拟合，得到以频率为横坐标，以插入损耗为纵坐标的第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗计算曲线；

步骤306、采用计算机将第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗计算曲线中最大峰值对应的频率作为第r个延迟线型声表面波器件的中心频率计算值并记作第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗计算曲线中最大峰值对应的插入损耗为第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗计算值第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗计算值所对应的两个频率之差的绝对值为第r个延迟线型声表面波器件的带宽计算值

步骤307、根据公式得到第r个叉指电极激励的声学器件的中心频率相对误差δfr，根据公式得到第r个叉指电极激励的声学器件的带宽相对误差δkr，根据公式得到第r个叉指电极激励的声学器件的插入损耗相对误差δcr；

步骤四、宏观声学理论失效判断以及失效阈值确定：

采用计算机将延迟线型声表面波器件所对应的声表面波波长为横坐标，以中心频率相对误差绝对值为纵坐标，获取声表面波波长与频率误差曲线图；采用计算机判断当|δfr|＜|δfr+1|＜|δfr+2|＜|δfr+3|＜|δfr+4|，且3％≤|δfr|＜|δfr+1|＜|δfr+2|＜|δfr+3|＜|δfr+4|成立时，则中心频率相对误差绝对值|δfr|所对应的声表面波波长为宏观声学理论失效时延迟线型声表面波器件对应的失效波长阈值；其中，|δfr+1|表示第r+1个延迟线型声表面波器件的中心频率相对误差绝对值，|δfr+2|表示第r+2个延迟线型声表面波器件的中心频率相对误差绝对值，|δfr+3|表示第r+3个延迟线型声表面波器件的中心频率相对误差绝对值，|δfr+4|表示第r+4个延迟线型声表面波器件的中心频率相对误差绝对值，r+1、r+2、r+3和r+4均为正整数，且r+1、r+2、r+3和r+4的取值均在1～ns范围内；

或者采用计算机将延迟线型声表面波器件所对应的声表面波波长作为横坐标，以带宽相对误差绝对值为纵坐标，获取声表面波波长与带宽误差曲线图；采用计算机判断当|δkr|＜|δkr+1|＜|δkr+2|＜|δkr+3|＜|δkr+4|，且3％＜|δkr|＜|δkr+1|＜|δkr+2|＜|δkr+3|＜|δkr+4|成立时，则带宽相对误差绝对值|δkr|所对应的声表面波波长为宏观声学理论失效时延迟线型声表面波器件对应的失效波长阈值；其中，|δkr+1|表示第r+1个延迟线型声表面波器件的带宽相对误差绝对值，|δkr+2|表示第r+2个延迟线型声表面波器件的带宽相对误差绝对值，|δkr+3|表示第r+3个延迟线型声表面波器件的带宽相对误差绝对值，|δkr+4|表示第r+4个延迟线型声表面波器件的带宽相对误差绝对值；

或者采用计算机将延迟线型声表面波器件所对应的声表面波波长作为横坐标，以插入损耗相对误差绝对值为纵坐标，获取声表面波波长与插入损耗相对误差绝对值曲线图；采用计算机判断当|δcr|＜|δcr+1|＜|δcr+2|＜|δcr+3|＜|δcr+4|，且3％＜|δcr|＜|δcr+1|＜|δcr+2|＜|δcr+3|＜|δcr+4|成立时，则插入损耗相对误差绝对值|δcr|所对应的声表面波波长为宏观声学理论失效时延迟线型声表面波器件对应的失效波长阈值；其中，|δcr+1|表示第r+1个延迟线型声表面波器件的插入损耗相对误差绝对值，|δcr+2|表示第r+2个延迟线型声表面波器件的插入损耗相对误差绝对值，|δcr+3|表示第r+3个延迟线型声表面波器件的插入损耗相对误差绝对值，|δcr+4|表示第r+4个延迟线型声表面波器件的插入损耗相对误差绝对值。

本实施例中，步骤203中采用矢量网络分析仪对第r个延迟线型声表面波器件的参数进行测试，具体过程如下：

步骤2031、将所述矢量网络分析仪的输出测试端口通过输出导线与第r个延迟线型声表面波器件的输入引脚连接，将矢量网络分析仪的输入测试端口通过输入导线与第r个延迟线型声表面波器件的输出引脚连接，第r个延迟线型声表面波器件的第一接地引脚和第二接地引脚均与所述矢量网络分析仪的接地端口连接；

步骤2032、操作所述矢量网络分析仪，使所述矢量网络分析仪的输出测试端口对第r个延迟线型声表面波器件的输入引脚施加变频正弦波激励信号，变频正弦波激励信号的频率范围为0.7fg,r～1.3fg,r，变频正弦波激励信号从频率为0.7fg,r以步进fbj至1.3fg,r扫频，同时所述矢量网络分析仪的输入测试端口获取扫频过程中施加变频正弦波激励信号时第r个延迟线型声表面波器件的输出引脚的响应信号；

步骤2033、根据公式得到不同频率正弦波激励信号下的第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗cf,r，vs表示变频正弦波激励信号的幅值，vf表示第r个延迟线型声表面波器件的输出引脚在不同频率正弦波激励信号下的响应信号的幅值；

步骤2034、将不同频率正弦波激励信号下的第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗cf,r输入计算机，并采用计算机将不同频率正弦波激励信号下的第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗cf,r进行拟合，得到以频率为横坐标，以插入损耗为纵坐标的第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗测试曲线；

步骤2035、采用计算机将第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗测试曲线中最大峰值对应的频率作为第r个延迟线型声表面波器件的中心频率测量值fr，第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗测试曲线中最大峰值对应的插入损耗为第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗测量值cr，第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗测量值cr-3db所对应的两个频率之差的绝对值为第r个延迟线型声表面波器件的带宽测量值kr。

本实施例中，步骤204中采用太赫兹时域光谱分析仪对第r个延迟线型声表面波器件的参数进行测试，具体过程如下：

步骤2041、采用太赫兹时域光谱分析仪垂直发射太赫兹脉冲至第r个延迟线型声表面波器件表面，得到第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的时域波形图，并发送至计算机；之后，拆卸第r个延迟线型声表面波器件，采用太赫兹时域光谱分析仪垂直发射太赫兹脉冲，得到未加载延迟线型声表面波器件时太赫兹电磁波的原始时域波形图，并发送至计算机；其中，所述太赫兹时域光谱分析仪中飞秒激光脉冲的中心波长为800nm，所述太赫兹时域光谱分析仪中飞秒激光脉冲的重复频率为80mhz，所述太赫兹时域光谱分析仪中飞秒激光脉冲的脉宽为100fs；

步骤2042、采用计算机调取傅里叶变换模块，分别对第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的时域波形图和未加载延迟线型声表面波器件时太赫兹电磁波的原始时域波形图进行傅里叶变换，得到第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的频谱图和未加载延迟线型声表面波器件时的太赫兹电磁波的原始频谱图；其中，第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的频谱图和未加载延迟线型声表面波器件时的太赫兹电磁波的原始频谱图的横坐标均为太赫兹电磁波频率，第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的频谱图和未加载延迟线型声表面波器件时的太赫兹电磁波的原始频谱图的纵坐标均为太赫兹电磁波的电场振幅；

步骤2043、根据公式得到第r个延迟线型声表面波器件在太赫兹电磁波频率为d时的插入损耗c′f,r,d；其中vy,d表示第r个延迟线型声表面波器件所辐射的太赫兹电磁波的频谱图中在横坐标太赫兹电磁波频率为d时所对应的太赫兹电磁波的电场振幅，vw,d表示未加载延迟线型声表面波器件时的太赫兹电磁波的原始频谱图中在横坐标太赫兹电磁波频率为d时所对应的太赫兹电磁波的电场振幅；太赫兹电磁波频率d的取值范围为200ghz～4thz；

步骤2044、并采用计算机将第r个延迟线型声表面波器件在不同太赫兹频率时的插入损耗进行拟合，得到以频率为横坐标，以插入损耗为纵坐标的第r个延迟线型声表面波器件的频率损耗测试曲线，并按照步骤306所述的方法，得到第r个延迟线型声表面波器件的中心频率测量值fr、第r个延迟线型声表面波器件的插入损耗测量值cr和第r个延迟线型声表面波器件的带宽测量值kr。

本实施例中，步骤一中不同尺度延迟线型声表面波器件的获取，具体过程如下：

步骤101、设定声表面波波长的取值范围为4nm～4000nm，并将声表面波波长划分为4nm≤λ^a≤40nm，40nm＜λ^b≤400nm和400nm＜λ^c≤4000nm三个声表面波波长区间；其中，λ^a表示声表面波波长在[4nm～40nm]范围中任一声表面波波长，λ^b表示声表面波波长在(40nm～400nm]范围中任一声表面波波长，λ^c表示声表面波波长在(400nm～4000nm]范围中任一声表面波波长；

步骤102、当400nm＜λ^c≤4000nm时，根据获取第i个延迟线型声表面波器件和第i-1个延迟线型声表面波器件；其中，第i个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第i个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为第i-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第i-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为其中，i和i-1均为正整数，且i和i-1的取值均在1～18的范围内；

步骤103、当40nm＜λ^b≤400nm时，根据获取第j个延迟线型声表面波器件和第j-1个延迟线型声表面波器件；其中，第j个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第j个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为第j-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第j-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为其中，j和j-1均为正整数，且j和j-1的取值均在19～36的范围内；

步骤104、当4nm≤λ^a≤40nm时，根据获取第e个延迟线型声表面波器件和第e-1个延迟线型声表面波器件；其中，第e个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第e个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为第e-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度为第e-1个延迟线型声表面波器件中叉指电极的宽度为其中，e和e-1均为正整数，且e和e-1的取值均在37～46的范围内，且ns＝46。

本实施例中，所采用的基于宏观声学理论的纳米声学效应分析方法中不同尺度延迟线型声表面波器件所对应的声表面波波长的取值范围为4nm～4000nm，且将声表面波波长划分为4nm≤λ^a≤40nm，40nm＜λ^b≤400nm和400nm＜λ^c≤4000nm三个声表面波波长区间，是因为在相速度一定的条件下，延迟线型声表面波器件的中心频率与声表面波波长成反比，通过减小声表面波波长实现延迟线型声表面波器件的高频化、微型化，当延迟线型声表面波器件相速度为4000m/s、声表面波波长为4nm时，延迟线型声表面波器件的中心频率可达1000ghz，根据目前延迟线型声表面波器件的叉指电极宽度极限只能分辨到1nm，即声表面波波长为4nm；从宏观声波理论与微观分子动力学的模拟分析可得，失效波长阈值尺寸约为几十个纳米，因此在4nm～40nm区间以步长为4nm减小声表面波波长，在40nm～400nm时以20nm为步长，当波长为400nm以上时，宏观声学理论仍然适用，设置声表面波波长400nm～4000nm，是为了验证实验的精度，叉指电极的厚度也随波长比例减小，当声表面波波长为4nm时，延迟线型声表面波器件中叉指电极的厚度仅为1nm，考虑叉指电极需承受一定的电压，为防止电极被击穿，设定电极最小厚度为1nm，当声表面波波长为4000nm时，叉指电极的厚度已达1000nm，将使得声波在叉指电极间产生较大的反射，使器件产生较大的带内纹波，严重影响器件性能，因此波长选取在4nm～4000nm，并且随着三个区间缩小，每一个区间的步长也在减小以此来准确获取失效波长阈值，便于纳米声学效应研究。

本实施例中，当延迟线型声表面波器件的中心频率预估值不大于200ghz时，采用矢量网络分析仪对延迟线型声表面波器件的参数进行测试，当延迟线型声表面波器件的中心频率预估值大于200ghz时，采用太赫兹时域光谱分析仪对延迟线型声表面波器件的参数进行测试，综合考虑到制备的延迟线型声表面波器件为纳米尺度，延迟线型声表面波器件的频率范围将会达到太赫兹量级，所以本发明分别采用矢量网络分析仪和太赫兹时域光谱分析仪对器件的性能参数：中心频率、插入损耗和带宽进行测试。在延迟线型声表面波器件的器件频率为200ghz以下时，采用网络分析仪能进行延迟线型声表面波器件参数性能测试，但是当延迟线型声表面波器件频率为200ghz以上时，矢量网络分析仪的频率范围将会受限，无法满足超高频器件的性能参数测试。目前矢量网络分析仪在不添加频率扩展模块时，其对器件测试的频率最高上限可达300ghz，但为了检测结果的准确性留有一定的预留范围，所以当器件的频率范围超过200ghz，采用太赫兹时域光谱分析仪进行器件的性能测试，该系统的频率测试上限可达到4thz，能够满足本发明设计的不同纳米尺度下声表面器件的参数性能测试，提高了声表面器件的参数性能测试准确，进一步提高声表面器件失效判断的准确。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。