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(duì)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(cè)，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(wú)限大彈性體中的聲表面波分析開(kāi)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(wú)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(kāi)始表現(xiàn)為顯著的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)模態(tài)，這一結(jié)果與沒(méi)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(duì)聲表面波的影響，我們分析了基體是半無(wú)限大ST切石英晶體和無(wú)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(duì)覆蓋粘性流體層的各向同性以及各向異性無(wú)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(wú)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(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)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(méi)有覆蓋粘性流體層相對(duì)應(yīng)的無(wú)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(wú)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(duì)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(guó)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(wú)限大彈性板中的聲表面波波速計(jì)算 5
2.1 半無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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