Resonator with transverse surface wave on lithium tantalate crystal for applications in viscosity and temperature sensors

• Autorzy: Brzozowski E. , Stańczyk B. , Przyborowska K. , Kozłowski A.

Warianty tytułu

PL

Rezonator z poprzeczną falą powierzchniową na krysztale tantalanu litu do zastosowań w czujnikach lepkości i temperatury cieczy

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The purpose of this work was to calculate and measure transverse surface acoustic wave resonators on 36°YX oriented lithium tantalate crystal as well as to measure of viscosity and temperature of liquids. An attenuation coefficient was used to model the leak of acoustic energy from surface into bulk of the crystal. The latest materials constants were used. Velocity, electromechanical coupling coefficient, reflection coefficient, attenuation coefficient under free and metallized surface, anisotropy coefficient were calculated, the first three of which were measured using synchronous resonator. A good agreement between measurements and calculations were obtained. Double-channel resonator was sensitive to viscosity and density multiplication product of liquid deposited on the metallized area between transducers. The temperature coefficient of frequency (TCF) of the temperature channel was measured.

PL

Celem pracy były obliczenia i pomiary parametrów poprzecznej akustycznej fali powierzchniowej w rezonatorze na krysztale tantalanu litu o orientacji 36°YX oraz pomiary lepkości i temperatury cieczy. Odpromieniowanie energii akustycznej od powierzchni do objętości kryształu zamodelowano wprowadzając współczynnik tłumienia fali różny od zera. Przyjęto najnowsze dostępne w literaturze stałe materiałowe tantalanu litu. Obliczono prędkość i współczynnik sprzężenia elektromechanicznego, współczynnik odbicia od pojedynczej elektrody, współczynnik tłumienia przy powierzchni swobodnej i metalizowanej oraz współczynnik anizotropii. Z wykorzystaniem rezonatora synchronicznego wykonano pomiary trzech pierwszych wielkości. Uzyskano dobrą zgodność pomiarów z obliczeniami. Skonstruowano dwukanałowy rezonator czuły na iloczyn lepkości i gęstości cieczy osadzonej na metalizowanej powierzchni międzyprzetwornikowej. Zbadano temperaturowy współczynnik częstotliwości (TWCz) kanału przeznaczonego do pomiaru temperatury.

Słowa kluczowe

EN

synchronous resonator; surface transverse wave; lithium tantalate; LiTaO3; viscosity sensor

PL

rezonator synchroniczny; poprzeczna fala powierzchniowa; tantalan litu; LiTaO3; czujnik lepkości

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 44, nr 3
• Strony: 17--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Brzozowski E.

• Institute of Electronic Materials Technology 133 Wólczynska Str., 01-919 Warsaw, Poland

autor

Stańczyk B.

• Institute of Electronic Materials Technology 133 Wólczynska Str., 01-919 Warsaw, Poland

autor

Przyborowska K.

• Institute of Electronic Materials Technology 133 Wólczynska Str., 01-919 Warsaw, Poland

autor

Kozłowski A.

• Institute of Electronic Materials Technology 133 Wólczynska Str., 01-919 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Nakamura K., Kazumi M., Shimizu H.: SH-type and Rayleigh-type surface waves on rotated Y-cut LiTaO3, IEEE Ultrason. Symp, 1977, 819 − 822
• [2] Meyer H., Russer P.: Analysis of leaky surface waves on LiTaO3 substrate, IEEE Frequency Control Symposium, 1992, 378 – 383
• [3] Warner A. W., Onoe M., Coquin G. A.: Determination of elastic and piezoelectric constants for crystals in class (3m), J. Acoust. Soc. Amer., 1967, 42, 1223 –1231
• [4] Smith R. T., Welsh F. S.: Temperature dependence of the elastic, piezoelectric, and dielectric constants of lithium tantalate and lithium niobate, J. Appl. Phys., 1971, 42, 2219 – 2230
• [5] Kovacs G., Anhorn M., Engan H. E.: Improved material constants for LiNbO3 and LiTaO3, Proc. 1990 IEEE Ultrason. Symp., 1990., 435 – 438
• [6] Kushibiki J., Takanaga I., Arakawa M.: Accurate measurements of the acoustical physical constants of LiNbO3 and LiTaO3 single crystals, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, 1999, 46, 5, 1315 – 1323
• [7] Shiokawa S., Kondoh J.: Surface acoustic wave sensor for liquid-phase application, IEEE Ultrasonics Symposium, 1999, 445 – 452
• [8] Soluch W.: Application of synchronous two-port resonators for measurement of SAW parameters in piezoelectric crystals, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelect. Freq. Contr., 1998 ,45 , 4, 1113
• [9] Brzozowski E., Soluch W.: SAW and pseudo SAW properties of NdCa4O(BO3)3 crystal, Electr. Lett., 2008, 44, 1, 64 – 65