吴荣兴, 李晓东, 于兰珍, 郑 东, 王海林

(1.宁波职业技术学院 建筑工程学院,浙江 宁波 315800；2.宁波大学 机械与力学学院, 浙江 宁波 315211)

0 引 言

由于声表面波器件具有体积小、精度高和敏感性强等优点,已被广泛地应用于各类传感器技术领域[1,2]。声表面波器件所处环境场特性的改变将引起声波传播特性的变化,因此,可以通过测量声学特性的改变来检测环境因素的变化[3～5]。各种声表面波气体、液体和质量等各类传感器被设计出来,部分器件已经达到了实用化[6～8]。在惯性传感领域,主要研究集中于理论方面,也就是陀螺效应对声表面波的影响研究[9]。理论研究表面哥氏力对声表面波的传播有抑制作用,并且存在着对应关系,可以用来检测旋转场的角速率。但是这些模型都是基于半无限大弹性体结构,而真实声表面波器件一般为层状板型结构[10]。与此同时,声表面波陀螺效应传感器实验研究被逐步开展,但实验样机分辨率不高,且对小速率旋转场基本无法检测到有效信号[11,12]。这样就迫切需要建立更为精确的声表面波陀螺效应传感器模型,并精确分析声表面波在其结构内部的传播特性。

本文分析了考虑陀螺效应的声表面波在各向同性弹性板中的传播特性,获得了波速、波形和旋转场之间的对应关系,为实际声表面波陀螺效应传感器的制作提供了理论指导。

1 基本方程

带旋转场的各向同性弹性板如图1所示,声表面波沿着x1方向传播,这里仅考虑绕x1和x2的旋转场,不考虑绕x3方向的旋转场。……