The paper presents a new switchable test set dedicated to dual delay line surface acoustic wave (SAW) gas sensors. It operates at frequency of 205 MHz utilizing dual delay line fabricated by SAW Components. The sensor detects traces of dimethyl methylphosphonate (DMMP) that is a simulant of combat poisoning agents. The test set described is built of a single oscillator adopting commutation of two SAW delay lines and this way has better thermal properties than commonly used networks consisting of two independent oscillators. Its measured frequency to temperature is ten times lower than obserwed for double oscillator networks. Additonaly due to alteranate operation of the sensors the interaction between delay lines built on common substrate is eliminated. This work was presented at the 53th Winter School on Wave and Quantum Acoustics [1] February, 24 - 27, 2025, DOI 10.5162/20WWonAE/A7.
The paper presents the acoustoelectric phenomenon in a layered structure: piezoelectric waveguide – semiconductor. The publication presents an original acoustic method for determining the electrical and electron parameters of the subsurface area in crystalline semiconductors. The method is based on the so-called transverse acoustoelectric effect realized in a layer system: piezoelectric waveguide with Rayleigh surface acoustic wave – semiconductor. The paper discusses the physical foundations of the transverse acoustoelectric effect in the piezoelectric – semiconductor layer system, taking into account the distinctness of the physical properties of the semiconductor near-surface region in relation to its volumetric properties. The work covers many experimental studies of the near-surface region of semiconductors. The original method was presented to determine such surface parameters as: surface potential, surface conductivity, mobility of carriers in the subsurface area, life time of charge carriers in surface states. By means of the acoustic method the following semiconductors have been extensively tested: indium phosphide InP and gallium phosphide GaP. These semiconductors are one of the main semiconductors of group III-V, which are the basis of modern photonics, optoelectronics as well as integrated optics. The work also includes an analysis of the measurement possibilities of the developed acoustic method and its limitations, as well as an analysis of the accuracy of the obtained values of the parameters of the subsurface area of crystalline semiconductors.
A SAW gas sensor based on Zinc Oxide (ZnO) piezoelectric substrate is simulated and evaluated for the detection of the dichloromethane (DCM) volatile organic compound (VOC). The study is performed based on the finite element method (FEM) using COMSOL Multiphysics software. The obtained device response using the ZnO substrate is compared to the one using the typical lithium niobate (LiNbO3) piezoelectric substrate. A thin film of polyisobutylene (PIB) membrane is selected to act as the sensing layer. The obtained results reveal a linear behaviour of the resonance frequency downshift (i.e., the sensor sensitivity) versus the investigated gas concentrations varying from 10 ppm to 100 ppm of DCM gas. Additionally, the sensor response is investigated by applying several thicknesses of PIB ranging from 0.3 µm to 1.0 µm. The observed sensor response shows less dependence on the PIB thickness using the ZnO substrate than the LiNbO3 one.
W artykule przedstawiona została nowoczesna metoda diagnostyki temperaturowej torów prądowych w rozdzielniach elektrycznych. Monitorowanie stanu termicznego szynoprzewodów pozwala wykryć usterki montażowe i inne anomalie występujące w układzie przesyłu i rozdziału energii elektrycznej. Pomijanie tego aspektu może być przyczyną poważnych awarii urządzeń elektroenergetycznych i spowodować duże straty związane z przestojem, a czasem nawet doprowadzić do pożaru. System bezprzewodowych, bezbateryjnych czujników temperatury wykorzystujących technologię SAW (Surface Acoustic Wave) umożliwia ciągły monitoring temperatury pracy punktów krytycznych rozdzielni.
EN
The article presents a modern method of temperature diagnostics of current paths in electrical switchboards. Monitoring the thermal status of the busbars allows to detect assembly defects and other anomalies occurring in the transmission and distribution system of electrical energy. Skipping this aspect may cause serious power equipment failures and cause large losses due to downtime, and sometimes even lead to a fire. The system of wireless, battery-free temperature sensors using SAW technology (acoustic surface wave SAW) enables continuous monitoring of the working temperature of critical points of the switchgear.
In the paper, which deals with the surface acoustic waves, is given the theory of synthesis of the asymmetrical delay line with the interdigital transducer with diluted electrodes. Based on derived theory, an experimentally verified delay line for use in the identification system, filters and resonators based on SAW for further specific applications has been designed.
PL
W niniejszej publikacji dotyczącej powierzchniowych fal akustycznych znajduje się opracowana teoria syntezy nieproporcjonalnej linii opóźniającej z przetwornikiem międzypalcowym z rozcieńczonymi elektrodami. W oparciu o teorię pochodną opracowano i przetestowano eksperymentalnie specyficzne elementy akustoelektroniczne do różnych zastosowań.
The aim of this publication is to design a procedure for the synthesis of an IDT (interdigital transducer) with diluted electrodes. The paper deals with the surface acoustic waves (SAW) and the theory of synthesis of the asymmetrical delay line with the interdigital transducer with diluted electrodes. The authors developed a theory, design, and implementation of the proposed design. They also measured signals. The authors analysed acoustoelectronic components with SAW: PLF 13, PLR 40, delay line with PAV 44 PLO. The presented applications have a potential practical use.
The article deals with the issue of delay lines on the basis of surface acoustic waves for the application in single mode oscillators. Based on the theoretical analysis concrete delay lines are proposed. In the contribution, there is given a theory of design of a symmetrical mismatched and matched delay line for a single-mode oscillator of electrical signals on the basis of which the there were designed and realized acoustoelectronic components for sensors of non-electrical quantities. In the article, the delay lines with surface acoustic waves for single-mode oscillators are investigated and the single-mode oscillation conditions of oscillators are derived and based on the deduced theory the concrete delay lines are proposed for various purposes of usage. From the experimental results it can be stated that in case of all of six designed and implemented delay lines, there was confirmed a single-mode.
PL
W artykule omówiono zagadnienie linii opóźniających zrealizowanych na podstawie akustycznych fal powierzchniowych do zastosowania w oscylatorach jednomodowych. Na podstawie analizy teoretycznej proponowane są konkretne linie opóźniające. W tekście przedstawiono zagadnienie teoretyczne projektowania dopasowanej i niedopasowanej symetrycznej linii opóźniającej dla oscylatora sygnałów elektrycznych, w oparciu o które zaprojektowano i zrealizowano elementy akustoelektroniczne dla czujników wielkości nieelektrycznych. W artykule omówiono linie opóźniające wykorzystujące powierzchniowe fale akustyczne dla oscylatorów jendomodowych, przedstawione są warunki oscylacji oscylatora jednomodowego oraz na podstawie wydedukowanej teorii proponowane są różne linie opóźniające dla różnych celów użytkowania. Wyniki eksperymentalne pozwalają stwierdzić, że dla każdego z sześciu zaprojektowanych i zrealizowanych linii opóźniających potwierdzono jednomodowość.
W artykule przedstawiono wstępne badania z wykorzystaniem metody z akustyczną falą powierzchniową (AFP) do wykrywania w mieszaninie powietrza śladowych ilości cząsteczek DMMP (Dimetylometylofosforan), który jest powszechnie wykorzystywany do symulacji obecności sarinu - gazu bojowego z grupy BŚT (Bojowe Środki Trujące). Elementem sensorowym jest warstwa polimeru fotoprzewodzącego poli(3- heksylotiofenu) typu regioregularnego ((RR) -P3HT) wytworzona metodą rozpylania w powietrzu na powierzchnię modułu z AFP. Istotnym czynnikiem wykrywania DMMP było oświetlanie badanego polimeru za pomocą światła białego niewielkiej lampy żarowej.
EN
This paper presents the preliminary investigations using the SAW method for the detection of trace amounts of DMMP molecules (Dimethylmethylphosphate) in air mixtures, which is commonly used to simulate the presence of warfare agents like sarin gas. The sensor element is a layer of photoconductive polymer poly(3-hexylphosphate) of regioregular type ((RR)-P3HT) produced by airborne sputtering on the free surface of the SAW module. An important factor enhancing the ability of DMMP detection was lighting of the polymer by means of a white light of a small incandescent lamp.
W pracy zbadano możliwość wykorzystania poli(dicyjanopropylosiloksanu) (PCNPS) jako pokrycia sensorowego w czujnikach z akustyczną falą powierzchniową (AFP), służących do detekcji fosforoorganicznych środków trujących. Polimer nałożono na rezonatory z AFP metodą napylania próżniowego. Badano odpowiedzi częstotliwościowe i amplitudowe czujników w stosunku do par dimetylometylofosfonianu (DMMP) w celu określenia czułości względem związków fosforoorganicznych. Badano również inne substancje testowe (heptan, triletyloamina (TEA), acetonitryl (ACN), dimetyloformamid (DMF), n-butanol) jako potencjalne interferenty. Uzyskano dużą czułość sygnału częstotliwościowego względem DMMP (ok. 500 Hz/ppm). Jednocześnie czułości względem pozostałych substancji testowych, z wyjątkiem DMF, znajdowały się na poziomie szumów pomiarowych. Niska temperatura zeszklenia fazy PCNPS, przekładająca się na dobre właściwości dynamiczne czujników, wskazuje na możliwość zastosowania tej fazy w czujnikach z AFP.
EN
The paper investigates applicability of poly(biscyanopropylsiloxane) (PCNPS) as a chemosensitive coating agent for surface acoustic wave (SAW) sensors to organophosphorus chemical warfare agent (CWA) detection. The polymer was deposited on SAW resonators by vacuum evaporation. Sensor sensitivity to organophosphorus compounds was investigated using dimethyl methylphosphonate (DMMP) vapors via sensor frequency and amplitude response testing. Also, other substances from the set (heptane, triethylamine (TEA), acetonitrile (ACN), dimethylformamide (DMF), n-butanol) were tested as potential interference factors. Excellent sensitivity of frequency signal was achieved (about 500 Hz/ppm) against DMMP. Sensitivity toward the remaining test substances, except for DMF, was comparable to the noise level. Low glass transition temperature of the PCNPS phase, corresponding to good dynamic properties of the sensors, indicates suitability of this phase for application in SAW sensors.
Detection and identification of toxic environmental gases have assumed paramount importance precisely in the defense, industrial and civilian security sector. Numerous methods have been developed for the sensing of toxic gases in the environment ever since surface acoustic wave (SAW) technology came into existence. Such SAW sensors called electronic nose (E-Nose) sensor use the frequency response of a delay line/resonator. SAW device is focused and given importance. The selective coating between input and output interdigital transducers (IDTs) in the SAW device is responsible for corresponding changes in operating frequency of the device for a specific gas/vapour absorbed from the environment. A suitable combination of well-designed SAW delay lines with selective coatings not only help to improve sensor sensitivity and selectivity but also leads to the minimization of false frequency alarms in the E-Nose sensor. This article presents a comprehensive review of design, development, simulation and modelling of a SAW sensor for potential sensing of toxic environmental gases.
Surface Acoustic Wave (SAW) devices like delay lines, filters, resonators etc., are nowadays extensively used as principal solid state components in many electronic applications and chemical vapour sensors. To bring out the best from these SAW devices, computational design and modelling are resorted too. The present paper proposes the modelling of 400 MHz ST-X Quartz based SAW delay line, by three models namely, Impulse Response Model (IRM), Crossed-field Equivalent Circuit Model (ECM) and Coupling-of-Modes (COM) model. MATLAB® is employed as a computational tool to model the experimental output of the SAW device. A comparative discussion of the modelled device results is also provided.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono projekt czujnika przyśpieszenia z akustyczną falą powierzchniową do pracy w impulsowej telemetrii błotnej (ITB). Omówiono sposób wyboru częstotliwości własnej czujnika dla określonej szybkości przekazywania informacji w ITB. Przedstawiono projekt czujnika dla wybranej częstotliwości własnej. Obliczono podstawowe parametry czujnika. Porównano je z parametrami eksperymentalnie wykonanego czujnika.
EN
The paper presents the design of surface acoustic wave acceleration sensor for mud pulse telemetry (MPT). It discusses how to select the sensor's own frequency for a given MPT transfer rate. The sensor design for the selected frequency was presented. The basic parameters of the sensor were calculated. They were compared with the parameters of the sensor`s prototype.
The paper deals with the issue of constructing delay lines on the basis of surface acoustic waves and their application to single-mode oscillators. As a result of a theoretical analysis concrete delay lines are proposed. In the contribution, there is presented a theory of designing a symmetrical mismatched and matched delay line for a single-mode oscillator of electrical signals on the basis of which there were designed and fabricated acoustic-electronic components for sensors of non-electrical quantities. From the experimental results it can be stated that all of six designed and fabricated delay lines can be effectively used in the construction of single-mode oscillators.
One of the most important problems with regard to the Surface Acoustic Wave (SAW) gas sensors technology is the deposition of chemosensitive films exhibiting desirable chemical and physical properties. The electrospraying technology seems to be a very promising method of the film deposition in this case. It allows the chemosensitive layers to be obtained out of almost any chemicals and their mixtures in a controllable way. The process gives the possibility to generate specific films with properties unattainable if other methods were to be applied. For example, it allows to deposit solutions of polymers and suspensions of solids in polymer solutions which can degrade in the process of thermal evaporation deposition. The paper describes the results of experiments with electrospraying technique in order to obtain Nafion® films. The influence of the process parameters on film sensitivity has been studied.
Shear horizontal acoustic plate mode (shaPM) liquid viscosity sensor with the surface acoustic wave (saW) filter for a chosen shaPM selection was developed. a turnover temperature and a quadratic temperature coefficient of frequency of about 0°C and −25 ppb/(°C)2, respectively, were obtained for a delay line on BT-cut quartz (−50.5°YX90°), with gold electrodes. An acoustically coupled resonator filter for a SHAPM selection was designed and fabricatedon the 38°YX cut quartz. With inductive coils of about 0.5 μH connected in series with a 50 Ω load, the measured IL of about 2 dB at a center frequency of about 100.4 MHz was obtained for the filter. For a SHAPM delay line with the filter, insertion loss, turnover temperature, and quadratic temperature coefficient of frequency of about 12 dB, 5°C, and −30 ppb/(°C)2, respectively, were obtained. Insertion loss and frequency changes against product of mass density and viscosity were measured, using water and glycerin solutions. Insertion loss, and frequency changes of about 14 dB, and −18 kHz, respectively, were obtained, in a viscosity range from about 1 mPa.s to 1000 mPa.s.
PL
Opracowano czujnik lepkości cieczy na poprzecznym horyzontalnym akustycznym modzie płytowym (PHAMP) z filtrem na akustycznej fali powierzchniowej (AFP) do selekcji wybranego modu. Dla linii opóźniającej na kwarcu o orientacji BT (−50,5°YX90°) ze złotymi elektrodami uzyskano paraboliczną zależność zmian częstotliwości w funkcji temperatury. Punkt zwrotny paraboli wystąpił dla temperatury około 0°C a współczynnik temperaturowy wyniósł około −25 ppb/(°C)2. Filtr rezonatorowy z AFP zaprojektowano i wykonano na kwarcu o orientacji 38°YX. Z cewkami o indukcyjności około 0,5 μH, połączonymi seryjnie z obciążeniem 50 Ω, uzyskano tłumienność wtrącenia około 2 dB na częstotliwości 100,4 MHz. Dla linii opóźniającej połączonej kaskadowo z filtrem, uzyskano tłumienność wtrącenia około 12 dB, punkt zwrotny paraboli wystąpił w temperaturze 5°C, a współczynnik temperaturowy wyniósł około −30 ppb/(°C)2. Do pomiaru zmian tłumienności wtrącenia i częstotliwości w funkcji iloczynu gęstości masy i lepkości dynamicznej zastosowano wodne roztwory gliceryny. W zakresie lepkości od 1 mPa.s do 1000 mPa.s, uzyskano zmianę tłumienności wtrącenia o 14 dB i częstotliwości o −18 kHz.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono podzespoły z akustyczną falą powierzchniową. Omówiono ich historyczny rozwój od wynalazku przetwornika międzypalczastego przez pierwsze zastosowania do obróbki sygnałów złożonych w systemach radiolokacyjnych i do wprowadzenia filtrów AFP dla telefonii komórkowej. Przedstawiono praktycznie wykonane podzespoły z AFP znane z literatury oraz z prac Autorów.
EN
The paper presents components of surface acoustic wave devices. Will discuss the historical development of the components of the AFP since invention the interdigital transducer the first use of complex signal processing in radar systems for the introduction of filters AFP for miniaturization of mobile telephony. The components are practically made of AFP familiar with the literature and the work of the Authors.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono czujnik przyśpieszenia z akustyczną falą powierzchniową. Omówiono jego zasadę działania i sposób modelowania pracy. Przedstawiono układ pomiarowy czujnika. Amplitudowa charakterystyka częstotliwościowa, czułość i liniowość to podstawowe parametry czujnika. Przedstawiono sposoby pomiaru tych parametrów. Wykonano ich analizę. Otrzymane parametry porównano z parametrami aktualnie stosowanych czujników przyśpieszenia.
EN
The paper presents acceleration sensor surface acoustic wave. The principle of operation and the modeling work have been discussed. Presented sensing system. Basic parameters of the sensor are: the amplitude frequency response, sensitivity, linearity. Are ways to measure these parameters. Made their analysis. The obtained parameters are compared with parameters currently used in acceleration sensors
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono koncepcję wykorzystania czujnika przyśpieszenia z akustyczną falą powierzchniową w impulsowej telemetrii błotnej. Pokazano realizację odwiertów w formacjach łupkowych. Omówiono metody transmisji sygnałów pomiędzy dolnym zespołem wiertniczym, a zespołem sterowania wykonywaniem odwiertu. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych potwierdzających przyjętą koncepcję.
EN
The paper presents a concept of using acceleration sensor surface acoustic wave in a mud pulse telemetry. Showing the realization of drilling in shale formations. Showing a method of transmitting signals between the lower drilling unit, and the control unit performing well. We present the results of experimental studies confirming adopted the concept.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, the influence of the inhomogeneous surface acoustic wave and the tilt and shift of output interdigital transducer on the transmitted power coefficient and efficiency, is analyzed.
PL
W artykule przedstawiono wpływ nierówności rozchodzenia sie fali akusticznej i obwodu wyjściowego przetwornika na moc transmisyjną oraz sprawność.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the report we deal with the generalisation of transfer function which is derived from the three-gate model of the inter-digital transducer. Stated generalisation of transfer function includes the influence of adapter circuits attached to the transducer and allows its application for the description of any model´s functioning.
PL
Analiza przetwornik używany do zasilania i detekcji elementu SAW – z powierzchniową falą akustyczną. W modelu uwzględniono także układ adaptera.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.