Введение к работе
Актуальность теш. АіїустоаяактроЕШЗ устройства (АЭУ) достаточно давно используются в составе радиоэлектронной ашгарз-" тура рааетшого назначения. Хорош известно прикенвнвз ультра-* звуковых линий аадэртса (УЛЗ) и резонаторов на: объемных вол-г вох. Одавйй особоо значение приобретают акустическке радвоксг,^-педанта (АРК) на поБзрзлостних акустическая, волнах (ПАВ). 'йа освовшша првйыущзстввш шрад . обшшооолвсшш устройстве^! являются бояеа шзкая скорость распространения ПАВ по сршда-няп о обьедешгг шлоашг, совмэстшзать технология нанесения электродша структур с технологией штвгральных шкросхвм, доступность ПАВ для воздвйствзя на нее в процэссо распространения. Шсэдаое открыло воакозность управления характвристпка-ш ПАВ непосредственно прз работе устройства п позволило со-вдать вовне классы устройств.
Однако щрокому Енадрзшш АЗУ на ПАВ в массовое производство препятствует относительно низкая воспроизводимость их па--рзузтроз. Как известно , основної частью любого устройства на ПАВ является пьезозлвктрачаскай звукопровод.обнчно вншлгощшй. в ваде прямоугольной пластини ', на одну ез граней которого яа-восятся электродная структура заданной топологии. В качества» натерішга звукопровода наиболее чвсто применяются монокристалі чеекпй кварц SiOg з ішобат латия ЫИЬ03 . Исследования дек, пых материалов показали,что а результате отклонений в технологическом процессе ЕНразршашш кристаллов отличия скоростей упругих волн з разных образцах одного а того же материала иогут достагать 0,02 для синтетического кварца и 0,1 для ниобата лнтия. Данные отличия весьма существенным образом сказываются на характеристиках создаваемых устройств. В частности, изменения рабочей частоты н времена задержка сигналов пропорциональны изменениям скорости ПАВ. В то йэ время требования к ееиден-тичностя параметров, например, устройств согласованной фільт-рации составляет менее О.оїж.
Кроме собственного разброса скоростей в пьезоэлектрических звукопроводах на выходные параметры АЭУ влияют и другие факторы. Так, несмотря на высокую точность фотолитографиескд-
го нанесения електродних структур, имеют место технологические погрешности их топологии. Ошибки ориентации звукопроводов такие вносят свой вклад в выходные параметры АЭУ.
Все сказанное выше приводит к необходимости массового контроля как материалов звукопроводов по скорости ШВ с погрешностью относительных измерений порядка 0,001 , так и готовых устройств по значениям их параметров. При этом, очевидно,главную роль играет контроль звукопроводов, поскольку сортировка звукопроводов АЭУ и последующее изготовление соответствующего фотошаблона для кагідой категории позволяет существенно повысить процент выхода годных устройств.
Разработанные ранее измерительные установки не соответствуют по точности измерений скорости ПАВ возросшим требованиям к воспроизводшлости параметров АЭУ. Не проработанным остался и вопрос о реализуемой точности относительных измерений. Кроме того, задача контроля в условиях массового производства требует создания автоматизированных измерительных установок, что в совокупности с требованиями высокой точности относительных измерений представляет собой довольно сложную проблему.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является создание аппаратуры для массового контроля .звукопроводов и устройств акустоэлзктроники с максимально зозможной точностью. При 8том решались слэдувдне задачи:
-
Теоретическое исследование работы системы трех встреч-по-итнревнх преобразователей (БШП), реализующей импульсно-фа-зовый метод измерения скорости ПАВ.
-
Теоретическое исследование фазочастотних характеристик ВШ, их зависимости от технологических и эксплуатационных погрешностей топологии преобразователей и влияние на точность измерения скорости ПАВ импульсно-фазовым методом.
-
Теоретическое и экспериментальное исследование влияния конструкции подключавдего устройства на точность измерений.
-
Разработка конструкции подключающего устройства, реализующего измерение скорости ПАВ в условиях температурной нестабильности окрузшщей среда с минимальной погрешностью.
-
Разработка новых устройств ," обеспечивавдих автоматизированное измерение скорости ПАВ в пьезоэлектрических звуко-
роводах а измерение параметров поверхностно-волновых уст-юйств фальтрвции.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Проведана теоретическая и экспериментальная оценка по-тзешности измерений скорости ПАВ ишульсно~<|?азовым методом.
-
Установлена связь погрешности измерении с геометрией знстеш БШП, а таюге зависимость ее от ряда эксплуатационных и сонструктившх факторов.
-
Предложены критерии выбора геометрии электродной си-зтвш, позволявшей минимизировать погрешность абсолютных измерений скорости ПАВ.
-
Решена задача измерения скорости ПАВ в пьезокварцевых звукопроводах ST-срэза в диапазоне от 15,6 до 26,6 С баз параллельного контроля температуры.
Научные яолокевия. выносимые на защиту.
-
Использование шпульсш-фазового метода позволяет добиться минимальной погрешности скорости ПАВ , величина которой ыохэт быть оценена иа основании полученных в работе теореткчз-сішх соотношений.
-
Относительная погрешность измерения скорости ПАВ Av/v, обусловленная певдентичпостью приемных решеток, определяется только расстоянием меаду приешшками, числом электродов и технологическими погрешностями их изготовления, причем погрешности длкпн электродов оказывают несущественнее влияние вплоть до малых апертур (порядка 100 гаш).
-
Парамэтры контролируемого материала не влияют на величину погрешности Av/y. Последняя постоянна в диапазоне ±1,52 от частоты резонвиса приемных решеток , достаточном для провэ-двшп измерений импулъсно-фазовым методом.
-
Использование моноіфисталлического кварца Z-сраза в качества подлошш подключающего устройства,ось которой составляет с кристаллографг-іеской осью X угол (19...25) , а тшсео выбор геометрии системы ВШП, исключающей попадание паразитных. сигналов на приемники, позволяет проводить измерения скорости ПАВ в пьезокварцевых звукопроводах ST-срввв без параллельного контроля температуры в диапазоне от 15,6 до 26,6 С с вносимой погрешностью не более 10" .
_4-
Бпэдрение результатов работы. Разработанная аппаратура для измерения скорости распространения поверхностных волн внедрена в Нижегородском научно-исследовательском институте радиотехники и передана в Научно-исследовательский институт синтеза искусственного минерального сырья (г. Александров Влади-гяарской области).
Апробация результатов работы. По материалам дпссертацш опубликовано 6 научных работ,а также получено 2 авторских свидетельства на изобретения. Основные результата диссертационно! работы докладывались на Ш Все сошной научно-технической кон-($эр9ЕЦйн "Норазрушапцие физические метода и средства контроля' . (Свердловск, 19Э0г.), XLII Областной научно-технической конференции по узловым проблемам радиотехники , электроники и связі НТО РЭ и С имени А.С.Попова (Ленинград,1987г.\, мрвэтраслево! семинаре "Ноше кристаллические материалы для пьезо- и акусто-электроники" (Г.Александров, ВНИИСИМО,1987г.), XXIX-XLV конференциях ЛЭТИ имени В.И.Ульянова(Ленина) 1986-1992гг.
Структура и объем работы, диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка литературы,включающего Є9 наименований. Основная часть работы изложена на IQ страницах машинописного текста. Работа содержит 53 рисунка и і таблиц.
