[發(fā)明專(zhuān)利]聲表面波應(yīng)變傳感器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110299261.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112857276B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚秋林;楊子鋒;閆夏雯;張磊;熊繼軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B17/04
• 分類(lèi)號(hào): G01B17/04
• 代理公司: 北京致科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11672
• 代理人: 董玲;魏紅雅

本發(fā)明公開(kāi)一種聲表面波應(yīng)變傳感器及其制備方法，其中聲表面波應(yīng)變傳感器包括基底，基底包括第一表面和與所述第一表面相對(duì)的第二表面，所述第一表面上的有源區(qū)內(nèi)形成有叉指換能器以及分別位于所述叉指換能器兩側(cè)的第一反射柵和第二反射柵，第二表面對(duì)應(yīng)所述有源區(qū)的位置形成有至少一個(gè)凹槽。本發(fā)明的傳感器結(jié)構(gòu)能提高聲表面波應(yīng)變的檢測(cè)靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲表面波器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聲表面波應(yīng)變傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

航空航天飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)通常工作在高溫、高旋、高沖擊等惡劣的環(huán)境中，耐高溫、高壓和高沖擊的應(yīng)變傳感器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部各構(gòu)件的健康狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及壽命分析具有十分重要的意義。

聲表面波應(yīng)變傳感器是通過(guò)基底的壓電效應(yīng)進(jìn)行電-聲能量轉(zhuǎn)換和信號(hào)傳遞的。通過(guò)采用具有較高熔點(diǎn)(1470℃)的硅酸鎵鑭晶體作為基底，并利用硅酸鎵鑭晶體從室溫到熔點(diǎn)無(wú)相變的特點(diǎn)，使得制成的聲表面波應(yīng)變傳感器更適合高溫下的傳感監(jiān)控而廣泛應(yīng)用于航空航天飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)中。另外硅酸鎵鑭晶體的機(jī)電耦合系數(shù)比石英大2-3倍，聲表面波速更低，適合器件的小型化。

傳統(tǒng)的聲表面波應(yīng)變傳感器通常采用與待測(cè)構(gòu)件通過(guò)粘合劑直接粘接的方法獲得待測(cè)構(gòu)件的應(yīng)變信息，由于粘合劑位于聲表面波應(yīng)變傳感器和待測(cè)構(gòu)件之間，在應(yīng)變傳遞的過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生遲滯效應(yīng)，從而降低聲表面波應(yīng)變傳感器的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種聲表面波應(yīng)變傳感器及其制備方法，用以克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，減少遲滯效應(yīng)，以提高聲表面波應(yīng)變傳感器的靈敏度。

本發(fā)明提供的一種聲表面波應(yīng)變傳感器，其特征在于，包括基底，所述基底包括第一表面和與所述第一表面相對(duì)的第二表面，所述第一表面上的有源區(qū)內(nèi)形成有叉指換能器以及分別位于所述叉指換能器兩側(cè)的第一反射柵和第二反射柵，所述第二表面對(duì)應(yīng)所述有源區(qū)的位置形成有至少一個(gè)凹槽。

本發(fā)明還提供的一種聲表面波應(yīng)變傳感器的制備方法，其特征在于，包括：

步驟一、在基底的未拋光一側(cè)對(duì)應(yīng)有源區(qū)的位置形成第一掩膜；

步驟二、通過(guò)所述第一掩膜刻蝕所述基底形成至少一個(gè)凹槽；

步驟三、在所述基底的拋光一側(cè)的有源區(qū)形成叉指換能器及分別位于所述叉指換能器兩側(cè)的第一反射柵和第二反射柵。

本發(fā)明提供的聲表面波應(yīng)變傳感器及其制備方法中，由于在基底第二表面對(duì)應(yīng)有源區(qū)的位置形成了至少一個(gè)凹槽的結(jié)構(gòu)，不僅使得傳感器有源區(qū)上的電極之間產(chǎn)生更大的形變，而且使得有源區(qū)上由叉指換能器及反射柵構(gòu)成的聲表面波應(yīng)變傳感器與待測(cè)構(gòu)件之間粘膠面積減少，從而減少了遲滯效應(yīng)，進(jìn)而提高聲表面波應(yīng)變傳感器的靈敏度，相比同樣厚度諧振區(qū)的傳感器均提高了傳感器的靈敏度；而且通過(guò)設(shè)置多個(gè)矩形貫通窗口用于分散基片受力，減少器件損壞；以硅酸鎵鑭為基底材料，具有優(yōu)異的耐高溫性能；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，體積小，易加工，有利于提高高溫惡劣環(huán)境下對(duì)待測(cè)構(gòu)件應(yīng)變的測(cè)量靈敏度。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聲表面波應(yīng)變傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中具有多個(gè)凹槽的聲表面波應(yīng)變傳感器與待測(cè)構(gòu)件一起發(fā)生形變的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的聲表面波應(yīng)變傳感器的俯視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聲表面波應(yīng)變傳感器制備方法的流程圖；

圖5為在基底的未拋光面制備單個(gè)凹槽的流程示意圖；