Povrchové akustické vlny

Povrchové akustické vlny (SAW) jsou elastické vlny šířící se po povrchu pevného tělesa nebo podél rozhraní s jinými médii. SAW se dělí na dva typy: vertikálně polarizované a horizontálně polarizované ( Love waves ).

Mezi nejčastější speciální případy povrchových vln patří:

Rayleighovy (nebo Rayleighovy) vlny se v klasickém smyslu šíří podél hranice pružného poloprostoru s vakuem nebo dostatečně zředěným plynným prostředím.
Tlumené vlny typu Rayleigh na rozhraní pevného tělesa s kapalinou.
Perzistentní vlna s vertikální polarizací pohybující se podél rozhraní kapaliny a pevné látky
Stoneleyova vlna šířící se po plochém rozhraní mezi dvěma pevnými médii, jejichž elastické moduly a hustoty se příliš neliší.
Milostné vlny jsou povrchové vlny s horizontální polarizací (typ SH), které se mohou šířit v „elastické vrstvě na elastické poloprostorové“ struktuře.

Rayleighovy vlny

Rayleighovy vlny , teoreticky objevené Rayleighem v roce 1885 [2] , mohou existovat v pevné látce blízko jejího volného povrchu hraničícího s vakuem . Fázová rychlost takových vln je nasměrována rovnoběžně s povrchem a částice média oscilující v jeho blízkosti mají příčnou, kolmou k povrchu a podélnou složku vektoru posunutí. Tyto částice při svých oscilacích opisují eliptické trajektorie v rovině kolmé k povrchu a procházející směrem fázové rychlosti. Naznačená rovina se nazývá sagitální . Amplitudy podélných a příčných kmitů klesají se vzdáleností od povrchu hluboko do prostředí podle exponenciálních zákonů s různými koeficienty tlumení. To vede k tomu, že se elipsa deformuje a polarizace daleko od povrchu se může stát lineární. Průnik Rayleighovy vlny do hloubky zvukovodu je řádově v délce povrchové vlny. Jestliže je Rayleighova vlna excitována v piezoelektriku , pak jak uvnitř, tak i nad jeho povrchem ve vakuu bude pomalá vlna elektrického pole způsobená přímým piezoelektrickým jevem.

Používají se v dotykových displejích s povrchovými akustickými vlnami. [3]

Rayleigh tlumené vlny

Tlumené vlny typu Rayleigh na rozhraní pevného tělesa s kapalinou.

Spojitá vlna s vertikální polarizací

Vertikálně polarizovaná netlumená vlna pohybující se podél rozhraní kapaliny a pevné látky rychlostí zvuku v daném prostředí.

Stoneley Wave

Stoneleyova vlna šířící se po plochém rozhraní mezi dvěma pevnými médii, jejichž elastické moduly a hustoty se příliš neliší.

Waves of Love

Milostné vlny jsou povrchové vlny s horizontální polarizací (typ SH), které se mohou šířit ve struktuře elastické vrstvy na elastickém poloprostoru.

Povrchové akustické vlny v piezoelektrice

Povrchové akustické vlny v piezoelektrice (lineární prostředí) jsou kompletně charakterizovány rovnicemi pro posuvy U i a potenciál φ [4] :

T_{ij}=C_{ijkl}S_{kl}-e_{kij}E_{k},

D_{i}=\varepsilon _{ij}E_{j}+e_{ijk}S_{jk},

S_{kl}={\frac {1}{2}}\left({\frac {\částečné U_{k}}{\částečné x_{l}}}+{\frac {\částečné U_{ l)){\částečné x_{k))}\vpravo),

E_{i}=-{\frac {\partial \phi }{\partial x_{i))},

\rho {\frac {\partial ^{2}U_{i}}{\partial t^{2}}}={\frac {\partial T_{ik}}{\partial x_{k}} },

kde T , S jsou tenzory napětí a deformace; E , D jsou vektory síly a indukce elektrického pole; C , e , ε jsou tenzory modulů pružnosti, piezomodulů a permitivity; ρ je hustota média.

Poznámky

↑ Například filtry na povrchové akustické vlny pro elektroniku barevných stacionárních televizních přijímačů.
↑ Lord Rayleigh. Na vlnách šířících se podél rovinného povrchu elastického tělesa // Proc . Londýnská matematika. soc. : deník. - 1885. - Sv. s1-17 , ne. 1 . - str. 4-11 .
↑ "Zařízení na povrchových akustických vlnách v systémech a komunikačních prostředcích" A. Baghdasaryan (nepřístupný odkaz) . Datum přístupu: 18. ledna 2008. Archivováno z originálu 6. února 2008. (neurčitý)
↑ A. V. Osetrov, Nguyen Van Shuo Výpočet parametrů povrchových akustických vln v piezoelektrice metodou konečných prvků Výpočetní mechanika spojitých médií. - 2011. - V. 4, č. 4. - S. 71-80. [1] Archivováno 4. března 2016 na Wayback Machine

Viz také

Vlny na vodě

Senzory založené na povrchových akustických vlnách

Odkazy

Fyzická encyklopedie, v.3 - M.: The Great Russian Encyclopedia str. 649 Archivní kopie ze dne 2. března 2012 na Wayback Machine a s . 650 Archivní kopie ze dne 11. března 2005 na Wayback Machine .