Зайцев Б.Д. – д.ф.-м.н., профессор, гл. науч. сотрудник, 

лаборатория физической акустики, Саратовский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН

E-mail: zai-boris@yandex.ru

Семёнов А.П. – к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник, 

лаборатория физической акустики, Саратовский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН E-mail: alex-sheih@yandex.ru

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

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

Постановка проблемы. Пьезоэлектрические резонаторы самых различных типов широко используются для создания устройств обработки сигналов и различного рода сенсоров. Для расчета характеристик резонаторов используются разнообразные методы, среди которых наиболее популярным является метод эквивалентных схем. В основе этого метода лежит эквивалентная схема Мэзона, включающая электромеханический трансформатор с электрическим и двумя механическими терминалами. Эта схема широко используется для резонаторов с продольным электрическим полем. Однако использование этой схемы для резонаторов с поперечным электрическим полем крайне затруднительно. 

Цель. На примере двух принципиально различных резонаторов с продольным и поперечным электрическим полем показать единый подход к определению частотных характеристик элементов эквивалентной схемы.

Результаты. Продемонстрирован новый единый подход к определению частотных характеристик элементов простейшей эквивалентной схемы пьезоэлектрических резонаторов, которая получается из электромеханической схемы Мэзона путем пересчета ее механической части в электрическую. Этот подход проиллюстрирован на примере двух принципиально разных пьезоэлектрических резонаторов с продольным и поперечным электрическим полем. При этом предлагаемый подход позволяет учесть все возможные резонансы.  

Практическая значимость. Разработанный подход можно использовать для оценки влияния проводящих слоев, нанесенных на свободную сторону резонатора с поперечным электрическим полем, на его характеристики. Можно также оценивать влияние проводимости жидкости, контактирующей с таким резонатором, на его характеристики.

1. Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах. М.: Мир. 1990.
2. Benes E., Groschi M., Burger W., Schmid M. Sensors based on piezoelectric resonators // Sensors and Actuators A. 1995. V. 48. P. 1−21.
3. Vetelino J.F. A lateral field excited acoustic wave sensor platform // Proceedings of IEEE Ultrasonics Symposium. 2010. P. 2269−2272.
4. Берлинкур Д., Керран Д.Р., Жаффе Х. Пьезоэлектрические и пьезомагнитные материалы и их применение в преобразователях // Методы и приборы ультразвуковых исследований. Т. 1. Часть А / Под ред. У. Мэзона. М.: Мир. 1966. С. 204−326.
5. Дьелесан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. М.: Наука.1974.
6. Kuznetsova I.E., Zaitsev B.D., Shikhabudinov A.M. Elastic and viscosity properties of nanocomposite films based on low-density polyethylene // IEEE Transactions on Ultrasonics. Ferroelectrics and Frequency Control. 2010. V. 57. № 9. P. 2099−2102. DOI: 10.1109/TUFFC.2010.1658.