一种基于声表面波的扭曲探测器的制作方法

[0001]
本发明涉及扭曲探测领域，具体涉及一种基于声表面波的扭曲探测器。


背景技术：

[0002]
扭曲的探测涉及机器人、大型建筑的实时监测等领域。传统扭曲探测技术的灵敏度低。


技术实现要素：

[0003]
为解决以上问题，本发明提供了一种基于声表面波的扭曲探测器，包括第一固定部、第二固定部、压电材料条、第一叉指换能器、第二叉指换能器，压电材料条固定在第一固定部和第二固定部之间，第一叉指换能器设置在压电材料条上靠近第一固定部的一端，第二叉指换能器设置在压电材料条上靠近第二固定部的一端。
[0004]
更进一步地，压电材料条的截面为长方形。
[0005]
更进一步地，第一叉指换能器和第二叉指换能器设置在压电材料条的长边上。
[0006]
更进一步地，压电材料条的两端粗，压电材料条的中部细。
[0007]
更进一步地，压电材料条的材料为钽酸锂、铌酸锂或石英。
[0008]
更进一步地，在压电材料条的长边上第一叉指换能器和第二叉指换能器间设有孔洞。
[0009]
更进一步地，孔洞为多个。
[0010]
更进一步地，孔洞周期排列。
[0011]
更进一步地，孔洞的尺寸小于声表面波波长的二十分之一。
[0012]
本发明的有益效果：本发明提供了一种基于声表面波的扭曲探测器，包括第一固定部、第二固定部、压电材料条、第一叉指换能器、第二叉指换能器，压电材料条固定在第一固定部和第二固定部之间，第一叉指换能器设置在压电材料条上靠近第一固定部的一端，第二叉指换能器设置在压电材料条上靠近第二固定部的一端。使用时，在压电材料条的两端施加扭力，在扭力的作用下压电材料条扭曲，改变了压电材料条内的应力，从而改变了压电材料条中声表面波的共振频率，通过探测该共振频率的变化实现扭曲探测。因为声表面波的共振频率与压电材料条的形貌和应力密切相关，所以本发明具有扭曲探测灵敏度高的优点，在扭曲探测领域具有良好的应用前景。
[0013]
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
[0014]
图1是基于声表面波的扭曲探测器的示意图。
[0015]
图2是又一种基于声表面波的扭曲探测器的示意图。
[0016]
图3是再一种基于声表面波的扭曲探测器的示意图。
[0017]
图中：1、第一固定部；2、第二固定部；3、压电材料条；4、第一叉指换能器；5、第二叉
指换能器；6、孔洞。
具体实施方式
[0018]
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
[0019]
实施例1
[0020]
本发明提供了一种基于声表面波的扭曲探测器。图1是基于声表面波的扭曲探测器的侧视图。如图1所示，该基于声表面波的扭曲探测器包括第一固定部1、第二固定部2、压电材料条3、第一叉指换能器4、第二叉指换能器5。压电材料条3固定在第一固定部1和第二固定部2之间。压电材料条3的材料为钽酸锂、铌酸锂或石英。压电材料条3的截面为长方形，以便于设置第一叉指换能器4和第二叉指换能器5。第一叉指换能器4设置在压电材料条3上靠近第一固定部1的一端，第二叉指换能器5设置在压电材料条3上靠近第二固定部2的一端。具体地，第一叉指换能器4和第二叉指换能器5设置在压电材料条3的长边上。也就是说，第一叉指换能器4和第二叉指换能器5设置在压电材料条3较宽的表面上。
[0021]
使用时，在第一叉指换能器4上施加射频信号，该射频信号在压电材料3上激发沿压电材料条3传播的声表面波。本发明中第一固定部1和第二固定部2不仅用以拉伸和固定压电材料条3，而且用以反射声表面波，从而在第一固定部1和第二固定部2之间形成驻波。第二叉指换能器5接收声表面波，从接收到的声表面波确定压电材料条3中声表面波的共振频率。探测扭曲时，在压电材料条3的两端施加扭力，在扭力的作用下压电材料条3扭曲，改变了压电材料条3内的应力，从而改变了压电材料条3中声表面波的共振频率，通过探测该共振频率的变化实现扭曲探测。因为声表面波的共振频率与压电材料条3的形貌和应力密切相关，所以本发明具有扭曲探测灵敏度高的优点，在扭曲探测领域具有良好的应用前景。
[0022]
实施例2
[0023]
在实施例1的基础上，压电材料条3的两端粗，压电材料条3的中部细。也就是说，虽然压电材料条3的截面均为矩形，但是，从压电材料条3 的两端向压电材料条3的中部，矩形的尺寸逐渐减小。这样一来，一方面，便于在压电材料条3的两端设置第一叉指换能器4和第二叉指换能器5；另一方面，压电材料条3更容易扭曲，更容易改变压电材料条3的共振频率，提高扭曲探测的灵敏度。
[0024]
实施例3
[0025]
图2是该基于声表面波的扭曲探测器的俯视图。在实施例2的基础上，如图2所示，在压电材料条3的长边表面上第一叉指换能器4和第二叉指换能器5间设有孔洞6，孔洞6为多个，孔洞6周期排列。这样一来，一方面，压电材料条3更容易扭曲；另一方面，压电材料条3中压电材料的分布更集中。当扭曲发生时，压电材料条3中应力的变化发生在更集中的位置，从而更明显地改变压电材料条3的共振频率。这两方面的效果均导致压电材料条3的共振频率对扭曲更敏感，从而提高扭曲探测的灵敏度。
[0026]
更进一步地，孔洞6的尺寸小于声表面波波长的二十分之一。也就是说，声表面波不会聚集在孔洞6周围，在孔洞6周围形成局域共振，而是沿着压电材料条6传播，在第一固定部1和第二固定部2之间形成共振。这样一来，压电材料条3的共振频率依赖于其整体应力或形貌的变化，从而使得压电材料条3的共振频率对扭曲更敏感，从而实现更高灵敏度的扭
曲探测。
[0027]
更进一步地，孔洞6的形状为矩形，矩形的长边垂直于压电材料条3 的方向。这样一来，压电材料条3内具有更多的空隙。当扭曲发生时，应力的改变更集中，更多地改变压电材料条3的共振频率，从而实现更高灵敏度的扭曲探测。
[0028]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。