Б.Д. Зайцев – д.ф.-м.н., профессор, зав. лабораторией физической акустики, Саратовский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН E-mail: zai-boris@yandex.ru

А.П. Семёнов – к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник, лаборатория физической акустики, Саратовский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН E-mail: alex-sheih@yandex.ru

А.А. Теплых – к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник, лаборатория физической акустики, Саратовский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН E-mail: teplykhaa@mail.ru

И.А. Бородина – к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник, лаборатория физической акустики, Саратовский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН E-mail: borodinaia @yandex.ru

На основе теоретического и экспериментального исследований влияния тонкой металлической пленки на характеристики пьезоэлектрического резонатора с поперечным электрическим полем (ПЭП) показана возможность создания измерителя микроперемещений в диапазоне 0…300 мкм. Для проведения экспериментов использованы два резонатора на основе пластин пьезокерамики ЦТС-19 толщиной 3,56 и 4,46 мм с резонансными частотами ~96 и ~260 кГц для обоих резонаторов. Экспериментально установлено, что в обоих случаях с увеличением зазора между свободной стороной пьезоэлектрического резонатора и тонкой пленкой алюминия частота параллельного резонанса и максимальное значение реальной части электрического импеданса увеличиваются и достигают насыщения. Показано, что относительное изменение этих величин при изменении ширины зазора от 0 до 300 мкм увеличивается с уменьшением толщины резонатора, а частота последовательного резонанса при этом практически не изменяется. Установлено, что на резонансной частоте ~96 кГц чувствительность резонатора к присутствию проводящей пленки существенно выше. Отмечено, что экспериментальные результаты находятся в хорошем соответствии с теоретическими данными.

1. Hu Y.Y., French L.A., Radecsky K., Pereira da Cunha M., Millard P., and Vetelino J.F. A Lateral field excited liquid acoustic wave sensor // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2004. V. 51. № 11. P. 1373−1379.
2. Vetelino J.F. A lateral field excited acoustic wave sensor platform // Proceedings of IEEE International Ultrasonics Symposium. 2010. P. 2269−2272.
3. Ma T., Wang J., Du J., and Yang J. Resonances and energy trapping in AT-cut quartz resonators operating with fast shear modes driven by lateral electric fields produced by surface electrodes // Ultrasonics. 2015. V. 50. P. 14−20.
4. Zaitsev B.D., Shikhabudinov A.M., Teplykh A.A., Kuznetsova I.E. Liquid sensor based on a piezoelectric lateral electric field-excited resonator // Ultrasonics. 2015. V. 63. P. 179−183.
5. Zaitsev B.D., Shikhabudinov A.M., Teplykh A.A., Borodina I.A. The influence of the metal film, placed close to the free side of the piezoelectric lateral electric field excited resonator on its characteristics // Ultrasonics. 2018. V. 84. P. 107−111.
6. Zaitsev B.D., Teplykh A.A., Shikhabudinov A.M., Borodina I.A., Kisin V.V., Sinev I.V. The influence of the conducting film on the characteristics of the lateral electric field excited piezoelectric resonator // Ultrasonics. 2018. V. 84. P. 96−100.
7. Teplykh A., Zaitsev B., Kuznetsova I. Lateral electric field excited resonator based on PZT ceramics // Proceedings of IEEE International Ultrasonics Symposium, 2015, Taipei, Taiwan October 21−24, DOI:10.1109/ULTSYM.2015.0352.
8. Ганопольский В.В., Касаткин Б.А., Легуша Ф.Ф., Прудько Н.И. Пьезокерамические преобразователи. Методы измерения и расчет параметров / Под ред. С.И. Пугачева. Л.: Судостроение. 1984. 256 с.