Dwuwymiarowa mikrostruktura przypowierzchniowa jako antena SAW-MEMS

• Autorzy: Kapelewski J. , Dukata A. , Lila B.

Warianty tytułu

EN

Two-dimensional near-surface microstructure as a SAW-MEMS phased array antenna

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania nieniszczące materiałów w coraz większym stopniu wykorzystują przetworniki akustyczne oparte na technice szyku fazowanego 1D lub 2D w wersji piezokompozytowej. Specyficznym sposobem uniknięcia trudności, towarzyszących dotychczasowym realizacjom anten, związanych głównie z precyzyjnym wykonaniem dużej liczby elementarnych promienników, wymaganej dla utrzymania niskiego poziomu listków bocznych generowanego strumienia przy jednocześnie małych wymiarach całego przetwornika, jest wykorzystanie szyku stanowiącego dwuwymiarową strukturę obszarów o zmodyfikowanych parametrach materiałowych, bądź też inkluzji nowej fazy, osadzonych w materiale podłożowym akustycznej fali powierzchniowej. Układ wykorzystuje skrzyżowane prostopadle strumienie fal powierzchniowych generujących w wyniku spójnego rozpraszania w głąb podłoża fale objętościowe (poprzeczne i podłużne). W referacie zostanie przedstawiony model pozwalający na wyznaczenie charakterystyk kierunkowych promieniowania zaproponowanej anteny akustycznej, umożliwiający ich optymalizację realizowaną poprzez dobór geometrii struktury i projektowanie dynamicznych własności zmodyfikowanej powierzchni.

EN

Two-dimensional (2D) piezocomposite phased arrays transducers are most frequently used in nondestructive evaluation techniques. They offer a potential for focussing the ultrasound beam in both lateral directions, as well as steering the focused beam throughout a three-dimensional volume. A multi-element piezoelectric devices fabrication, is most frequently based on PZT material. It however suffers from difficulties associated mainly with the large number of microelements required. To circumvent the technological problems, an alternative method, has been developed previously in our group. It employs an array composed of periodic system of regions (clusters of impurity defects) with varying material parameters or, alternatively, altered phase inclusions, located at the surface of a SAW substrate. The treatment given in the paper, is based on using some terms of the classic array antennas. The results include calculation of acoustical beam profiles, irradiated from a monolithic array antenna. In the case of interest here, the coherent bulk wave excitation providing the phase shift required, is produced by a Rayleigh type wave propagating along a periodically modified surface.

Słowa kluczowe

PL

badania nieniszczące; anteny akustyczne

EN

non-destructive testing; acoustic antennas; phased arrays

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 55, nr 2
• Strony: 53--63
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kapelewski J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Radioelektroniki, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

autor

Dukata A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Radioelektroniki, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

autor

Lila B.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Radioelektroniki, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] Vasundara V. Varadan, Vijay K. Varadan, Smart Structures-Modeling and Applications, IEEE Proceedings of Ultrasonic Symposium, 883, 1992.
• [2] D. H. Turnbull, A. T. Kerr, F. S. Foster, Simulation of B-scan images from two-dimensional transducer arrays, Proc. IEEE Ultras. Symp., 1990, 769-774.
• [3] G. Hayward, J. Hossack, Unidimensional Modelling of 1-3 Composite Transducers, J. Acoust. Soc. Am., 1990, 88, 2, 599.
• [4] L. N. Bohs, G. E. Trahey, A novel method for angle independent ultrasonic imaging of blod flow and tissue motion, IEEE Trans. Biomed. Eng., v. 38, 4, 1991, 320-333.
• [5] K. Higuchi, K. Suzuki, H. Tanigawa, Ultrasonic Phased Array Transducer for Acoustic Imaging in Air, IEEE Ultras. Symp., 1989, 699.
• [6] J. Kapelewski, B. Lila, M. Pasternak, An analitycal and numerical study to wave-conversion in two-dimensional surface superlattices with liquid loading, ICCE/9 Proceedings, 365, San Diego, 2002.
• [7] J. Kapelewski, B. Lila, On Synchronous SAW Scattering From Periodically Macrostructured Liquid-Solid Interface, ICCE/10 Proceedings, 305, New Orleans, 2003.
• [8] J. Kapelewski, M. Pasternak, An adaptable statistical treatment of nonhomogeneous subsurface layer as an effective support for high frequency SAW, Proc. 3rd Japan International SAMPE Symposium 1993.
• [9] J. Kapelewski, M. Pasternak, Surface acoustic waves in quasi-composite near-surface microstructured layers, Composite Interfaces, 3, 5/6, 1996.
• [10] J. Kapelewski, Light-induced changes in surface electromechanical properties, Ultrasonic World Congress Proc, 1997, 300.
• [11] H. Robinson, Y. Hahn, Analysis of SAW Reflection, IEEE Procedings of Ultrasonics Symposium, 1988, 131.
• [12] S. Datta, B. J. Hunsinger, An Analytical Theory for the Scattering of Surface Acoustic Waves by a Single Electrode in a Periodic Array on a Piezoelectric Substrate, J. App. Phys., 51, 1980, 4817.
• [13] B. A. Auld, Acoustic Fields and Waves in Solids, wyd. John Willey & Sons, 1973.
• [14] R. J. Mailloux, Phased Array Theory and Technology, Proceedings of the IEEE (special issue), 70, 1982, 3.