Ультразвуковой контроль материалов акустоэлектроники по скорости поверхностных акустических волн тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

ин

АПР 19ЭЗ

САНКТ-ПЕТЕРВУРГСКШ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕ1СТРОТЕХИ!ЧЕСКШ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Якоалэв Станислав Георгиевич

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ МАТЕРИАЛОВ АНУСТОЭЛЕКТГОНШШ ПО СКОРОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН

Специальность: 01.04.03 - Акустика

Автореферат диссертация на соисканиэ ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1993

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном влектротехническом университете

Научный руководитель -доктор технических наук Яковлев Л.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Рогачев В.И. кандидат физико-математических наук Химунин A.C.

Ведущая организация - Научно-производственное объединение "Авангард"

Защита состоится "АО* апреля. 1993 г. в часов

на заседании специализированного совета К 063.36.11 СЬнкт™ Пэтербургского государственного электротехнического университета по адреоу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Цроф.Шпова.б

С дассортациэй мошо ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "//" /юарлги? 1993 г .

Ученый секретарь спэцпалззнрованного совета

Соботковский Б.Е

Ï. СБЩМ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тет. Ахустоэлвкгроншэ устройства (АЗУ) достаточно давно используются в состава радиоапектрошой ангара-" тури различного назначения. Хорош известно применение ультра-* звуковыж линий задзркка (УЛЗ) и резонаторов на: объемных еол-вох. Однако особоо значение приобретают акустические радЕОКсг,^-пошита (AKi) на вовзрзиостшл акустических волнах (ПАВ) , 'йг ОСЕОВНШШ 1ф9й1ф!5ЭСТВ21а шрвд . обьешоволкашш устройстве«! ш®тел более вязкая скорость распространения MB ш ершда-шп о обьвгяпаэ mmassr, соеййстшзать тэхнологш паносошш эязктродша структур с технологией интегральных кшфосхеи, доступность ПАВ для воздействия на ща в процэссо распростраиэ-шл. Шсздавй открою воакозиость управления характеристика ШВ напосрэдстпвшо прз работе устройства it позволило со-пдать аоша хшсси устройств.

Однако шроксму Епедрзнгв ¿ЗУ на ПАВ в массовое производство препятствует относительно нпзкэя шспроизЕодакость ях на-ра','отроз. Как известно , о&говпоЗг частью любого устройства па ПАВ является теяоздвктрячаскай звукопровод.обнчно выполненный в виде пршоугольваЯ шшетины на одау из граней которбт яа-шеитеп электродрвя структура заданной топологш. В качества ыатвраэяа звукопровода наиболее часто применяется монокристалл чвскей кварц SiOg и ниобат лития LiHbÛ3 . Исследования дек , ш материалов показйШ.что а результате отклонений в технологическом процессе виршц^вшт кристаллов отличия скоростей упругих ш з разных образцах одного а того se материала шгут достигать 0,022 для синтетического кварца и 0,1% для ниобата лития. Данные отличия весьма существенным образом сказываются на характеристиках создаваемых устройств. В частности, изменения рабочей частоты и времена задержка сигналов пропорциональны изменениям скорости ПАВ. В то та время требования к пзвдзп- -тичноста параметров, например, устройств согласованной $ильт-рацЕй составляют менее 0,01Ж.

Кроме собственного разброса скоростей в пьезоэлектрических звукопроводах на выходные параметры АЭУ влияют и другие -факторы. Так, несмотря на высокую точность фотолитогра^мчеекд-

го нанесения электродных структур, имзют место технологические погрешости их топологии. Ошибки ориентации авукопроводов так-28 вносят свой вклад в выходные параметры Ш.

Все сказанное выше приводит к необходимости массового контроля как материалов звукояроводов по скорости ПАВ с погрешностью относительных измерений порядка 0,0013 , так и готовых устройств по значениям их параметров. При этом, очевидно,главную роль играет контроль звукопроводов, поскольку сортировка ввукопроводов АЭУ и последующее изготовление соответствующего фотошаблона для кагщой категории позволяет существенно повысить процент выхода годных устройств.

Разработанные ранее измерительные установки не соответствуют по точности измерений скорости ГОШ возросшим требованиям к воспроизводимости 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 аппаратура для массового контроля .звукопроводов и устройств акустоалектроники с максимально зозможной точностью. При sтом решались следувдие задачи:

1. Теоретическое исследование работы системы трех встреч-но-итыревых преобразователей (ВШИ), реализующей импульсно-фа-зовый метод измерения скорости ПАВ.

2. Теоретическое исследование фазочастотных характеристик ВШП, их зависимости от технологических и эксплуатационных погрешностей топологии преобразователей и влияние на точность измерения скорости ПАВ импульсно-фазовым методом.

3. Теоретическое и экспериментальное исследование влияния конструкции подключавдего устройства на точность измерений.

4. Разработка конструкции пояцключаицего устройства, реализующего измерение скорости ПАВ в условиях температурной нестабильности окружающей среды с минимальной погрешностью.

5. Разработка новых устройств обеспечивавдих автоматизированное измерение скорости ПАВ в пьезоэлектрических звуко-

[роводах й измерение параметров поверхностно-волновых устройств фяльтрвщш.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Проведана теоретическая и экспериментальная оценка почетности измерений скорости ПАВ импульсно-фазозим методом.

2. Установлена связь погрешности измерений с геометрией зистемн ВШП, а такие зависимость ее от ряда эксплуатационных и сонструктивных факторов.

3. Предложены критерии выбора геометрии электродной си-зтеш, позволяющей минимизировать погрешность абсолютах измерений скорости ПАВ.

4. Решена задача измерения скорости ПАВ в пьезокварцевш: звукопроводах ЗТ-срэза в диапазона от 15,6 до 26,6 °С без параллельного кошроля температура.

Научные полокевия, внносимыэ на защиту.

1. Использование шпульсно-фазового метода позволяет добиться минимальной погрешности скорости ПАВ , величина которой может быть оценена иа основании полученных в работе теореютз-с:шх соотношений.

2. Относительная погрешность измерения скорости ПАВ А?/7, обусловленная паидентичностью приемных решеток, определяется только расстоянием мазду приемниками, числом электродов и тех-пологлческиш погрешностями их изготовления, причем погрешности длшш электродов оказывают несущественное влияние вплоть до малых апертур (порядно 100 щи).

3. Параметры контролируемого материала не влияют на величину погрешности ¿7/7. Последняя постоянна в диапазоне ± 1,5% от частоты резопенса приемных решеток , достаточном для провз-дешп измерений импульсно-фазовым методом.

4. Использование мопокристаллического кварца г-сраза в качестве подлошш подключающего устройства,ось которой состав-

ляет с кристаллографической осью X угол (19...25)° , а такзш выбор геометрии системы ВШ, исключающей попадание паразитных

сигналов на приемники, позволяет проводить измерения скорости ПАВ в пьезокварцевых звукопроводах ВТ-срвзв без параллельного контроля температуры в диапазоне от 15,6 до 26,6 °С с вносимой погрешностью не более 1СГ6.

Внедрение 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 Владимирской области).

Апробация результатов работы. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ,а также получено 2 авторских свидетельства на изобретения. Основные результаты диссертационно! работы докладывались на Ш Всесошной научно-технической конференции "Норазрушапцие физические метода и средства контроля' . (Свердловск, 1Э90т.), ХШ Областной научно-технической конференции по узловым проблемам радиотехники , электроники и связз НТО РЭ и С имени А.С.Попова (Ленинград,1987г.), ммютрасйевся семинаре "Новые 1фисталлическиа материалы для пьезо- и акусто-электроники" (г.Александров, ВПИИСИМС,1987г.), ХХ1Х-Х1У конференциях ЛЭТИ имени В.И.Ульянова(Ленина) 1986-1992гг.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введе-

ния, четырех разделов, заключения и списка литературы,включающего 69 наименований. Основная часть работы изложена на 10 страницах машинописного текста. Работа содержит 53 рисунка и ! таблиц.

.2. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена анализу сущэствувдях методов и аппаратуры для измерения скорости ПАВ в пьезоэлектрических зву проводах. В настоящее время в качестве звукопроводов АЗУ н ПАВ используются ыонокриствллические пластины (подлога®), при чем наиболее часто употребляемыми материалами являются пьезо кварц и ниобат лития. Скорость распространения ПАВ в материал звукопровода определяет время задержки сигнала г0. Однако са мое точное знание скорости ПАВ™в одном конкретном устройств не означает, что другое аналогичное устройство будет обладат такими Ее характеристиками. Разброс значений скорости ультра звуковых ваш в синтетических материалах,а таете рост требова ний к воспроизводимости параметров АЭУ, приводят к необходимо

сти массового контроля звукопроводов по скорости ПАВ в процессе производства.

Для оперативного измерения скорости распространения ПАВ в звукопроводе удобно использовать бесконтактный способ возбуа-денпя н приема волны с помощью ВШП, нанесенного на поверхность диэлектрика. Решение задачи о взаимодействии между пьезоэлектрическим полупространством и электродами ВШП, располоавннвми в плоскости на высоте Ь над полупространством (Ингебригтсеп, 1989; Аулд, 1373), показало, что взаимодействие качественно пе отличается от случая ¡1 = 0, приводя лишь к уменьшению уровня электромеханической связи, который, как следует из проведениях расчетов, быстро убывает с ростом Ь, особенно для материалов с большой диэлектрической проницаемостью в. Последнее означает, что для достихешя высокой эффективности преобразователь долган располагаться на расстоянии Ь « Х0 от поверхности пьезо-электрика. Тем не менее достоинством связи через зазор является то , что преобразователь моано перемещать вдоль исследуемой поверхности. Кроме того , если преобразователь расположен на диэлектрике , то бесконтактное возбуждение не вносит дожить -тельных фазовых сдвигов и не влияет на точность измерения скорости ПАВ.

Первым применением бесконтактного способа возбувдения ц приема ПАВ для измерения скорости волны явилась установка, в которой реализован резонансный метод (Даниэл, де Клерк, 1970). Собственно измерение"Скорости основано на резонансных свойствах ВШП. Частота максимума выходного сигнала связана с геометрией эквидистантного прязшшка соотношением

7о = 2(1 '

где й. - шаг электродов приемника. Настраивая частоту генератора на максимум сигнала и зная величину й , юшо вычислить искомое значение скорости ПАВ. Данный метод на обеспечивает высокой точности измерений вследствие низкой воспроизводимости частоты максимума, соответствующей нулевой крутизне АЧХ.

Более высокой точностью измерений обладает импульсный катод, заключанцийся в непосредственном измерении времени зад эр-

жки зондирующего импульса при его прохождении от излучащег до приемного преобразователя , а скорость ПАВ определяется г известному расстоянию между ними. Время задержки xQ измеряете методом наложения или методом, автоциркуляции импульса ; щ этом выполняется:

I

= Г '

Асл

где fpjj - частота следования сигналов импульсного генератор! Одна из установок, в которой реализован импульсный метод (Борщан и др., 1984) ., позволяет измерять абсолютное значен скорости ПАВ с погрешностью 0,1% и ее относительное изменек с погрешностью 0,01%. К общим недостаткам импульсных метод следует ответ влияние электронных цепей на погрешность изм ранил скорости.

В диссертационной работе получил развитие импульсно-фаз вый метод измерения скорости ПАВ, свободный от указанных нед статков. Он основан, на сравнении фаз сигналов , прошедших ра личные пути от излучателя до двух параллельно соединенных пр емников. При этом непосредственному измерению подлежат некот рыэ частоты in (частоты компенсации) , на которых сумма эт сигналов равна нулю независимо от времени, причем в момё компенсации выполняется условие

t0fn = n + const ,

где в правой части - число длин волн, укладывающееся на щ между приемниками; const = 0,5 ; 0 при синфазном и иротивоф; ном включении приемных ВШП соответственно. Дальнейшее onpej ленив искомой скорости ПАВ производится по известной импул но-фазовой методике:

n + conat = — ; т =

Li п .+ const

Здесь АГ - разность соседних частот компенсации fn+I и fn .

Очевидно, что измерение частоты компенсации производи при максимальной крутизне АЧХ ; это существенно. повышает т ность отсчета частоты. Наличие еэ двух параллельно включен

1ривмннков позволяет исключить влияние электронных цепей па зогрешность измерения скорости ПАВ. Вместе с тем при измерениях могут использоваться две различные системы расположения ЗШП. В первой излучающий ВШП располагается между ггриешшш. В этом случае отсутствует влияние металлической пленки первого приемного преобразователя на скорость распространяющейся под щщ волны, что имеет 'место в системе "излучатель-приемпик-при-емннк". Однако проведенные расчеты показал!! , что при относительных измерениях это влияние пренебрег®,ю мало , а при абсолютных его монно существенно уменьшить , повышая центральную частоту электродных преобразователей.

В цэлрм проведенный анализ позволил сделать вывод,что наиболее подходящим для решения задачи массового контроля звуко-проводов является импульсно-фазовый метод измерения скорости ПАВ посредством системы ВШП "излучатзль-привмшю-приемник".

Помпы параметров материала звукопровода на выходные характеристики АЭУ оказывают влияние чистота обработки поверхностей , точность нанесения электродных структур и другие факторы , обусловленшв т&юлопшсюш процессом изготовления устройства, поэтому возникает необходимость в контроле параметров последнего. Существующие измерительные установи в значительной мере удовлетворяют требованиям к точности измерений,но не-пригодаы к применению в условиях массового производства вследствие большой трудоемкости их эксплуатации и невысокой оперативности. Ппследнее-приводит к необходимости автоматизацкз процесса контроля параметров изготавливаемых АЗУ.

Во второй главе проведен анализ работы системы трат. ВЯП , рвализуюидх импульсно-фазовый метод измерения скорости ПАВ. Приведенные выше основные соотношения метода получены в предположении идентичности приемников. В действительности , несмотря на высокую точность фотолитографического нанесения электродных структур , реальный технологический процесс вносит случайные погрешности в геометрические размеры ВШП, к которым относятся погрешности длины электродов Аут, их ширины АЬт,местоположения Ах^ и некоторые другие. Данные погрешности неизбежно приводят к искажениям АЧХ и ФЧХ преобразователя , а тем самым влияют и на точность измерения скорости ПАВ.

В работе было показано , что амплитуда тока на выходе параллельно включенных приемников описывается выражением

Н ■&

э1п-

1вах = |а1' а1~

а!п

11 «й зл у_

где М, Н - соответственно число электродов излучателя и каждого кз приемников; а^ - амплитуды б-приемников; а^ - амплитуд первого б-источника; Ф - К0й - тс, й - шаг электродов излучате ля; ф^ = -0 (!■'-!)/2 - ФЧК излучателя; х^ , - координат; центров электродов первого и второго приемников, причем за на чало отсчета взят центр первого электрода излучателя; знак "+ соответствует синфазному,а - противофазному вклэчониз при <?:.зшх решеток. Нетрудно показать, что в случае вдентпчнше при о!,йшков каодпой ток равен пул» козавишло от времени, когда

I ± е

0 0

о ,

гдэ I- - расстояние мэз;ду при8?4нкк8.>лк, откуда лагко получнт все расчетгазо сдотпозония ш.лульсно-фазового метода. Учат тех нологаческих погрешностей топологии преобразователя приводят слэдушдэцу условия равенства пулю выходного тока:

Здесь ¿ф., - оишоненаэ ФЧХ приемной решетки от расчетной:'

И-1

11-1

т=0

¿у.

(I)

1 +

з!п

(1)1

N-1

I

т=0

Ду

(1)

е

1+ - соа

-Э = кдй'-тс - шаг электродов приемников; ??0 - апертура приемных ВШП ; А4Г|11)=Д^1)+0,5(ЛЬ^)-АЬ1(^)) , ЛЪ^ , смещение координат границ каждого электрода. Полученные выра-аэния позволили оценить погрешность измерения скорости ПАВ , возникающую вследствие неидентичности приемников. Вблизи частоты резонанса она может быть определена из выражения

1/2

°ДХ + °'.5 °ДЬ

Д7 3

7о ■

где о|х ,ОдЬ - средивкв'адратические отклонения положения электрода и координат его границ. Проведенной численное кодзлиро-воиза на ЭВМ показало , что данная формула справедлива к некотором частотном, диапазоне вблизи частоты резонанса , которого достаточно для проведения намерений в соответствии с нглульс-но-фззовой методикой. Гагам образом, технологические погрешности влияют только на абсолютные измерения скорости ПАВ.

В прсцзссэ массового контроля звукопроводов уогут происходить частичные .обрыва" электродов ОТ, которые, очеЕШШо,такие искаховт (ИХ приемников. Анализ возникающей при этом погрэ-пности измерений проводился аналогично анализу влияния тэзно-логичзских погрешностей. Было получено, что вблизи застои? резонанса приемников дополнительный фазовый сдвиг Аф^ , обусловленный обрывом одного электрода, равен

I Р

г -1 Ь> 1

Дф' = ей' - - - ,

3 i 2 м-т -i

N-1

гдо с, - степень обрыва электрода с номером р (0$ а <1) ," з при обрыве к произвольна расположенных электродов одной решетка

к

(к) V-

Лфэ = I Афэ1 ' 1=1

если к«П . Результаты точного расчета тшшз подтвердила справедливость полученных приближенных соотношений.

Поскольку -<}=-к0<Г-тс, то дополнительный фазовый сдвиг иг'-'^т

частотно-независимую составлянцуЕ.В результате число (п+сош1;) изменяется на величину ¿пэ , которая при обрыве только одного электрода равна

ц пра 01=1 и р=0; К-1 достигает значения 0,25. При обрыве более двух электродов величина |Апа| монет составить «I, что вызнва-. ат соответствующую ошибку в вычислениях числа (п+сопаЮ и тон сашм дополнительную погрешность абсолютных измерений скорости ЛАВ, обратно пропорциональную п . Погрешность со относительных

Таким образом, необходима диагностика обрывов электродов, которся монет быть проводэна только с использованием эталонного звукопровода по изменению расчетного значения ГП/£Г.

Проведенный анализ показал , что для достш-эеия погрэшно-сш абсолютных измерений скорости ПАВ, нэ превышающей (3...5)* »1.0"°, расстояние ыавду приемника-ля долено быть больше 20 кл при числе электродов в каадой решетке II = 40. Дальнейшее уеэ-шчвиаа числа электродов нецелесообразно, так кем при егом повышается вероятность эксплуатационных обрывов электродов.•

В третьей главе проведено исследование влияния на погрек-ность измерения скорости ПАВ различных факторов , обусловленных конструкцией подключающего устройства измерительно;! установка. Применение бесконтактного способа возбуждения и приема ПАВ порождает некоторые трудности , связанные, в частности, с необходимостью однозначной фиксации звукопровода относительно электродов ВШП н максимальной эффективности преобразования., Кроме того, для приведения результатов контроля к сопоставимому виду необходимо измерять температуру,при которой проконтролирован коедый звукопровод. Таким образом , подключающее устройство, помимо очевидной функции подведения и съема электрических сигналов, должно обеспечивать соосность контролируемого звукопровода и системы ВШП, равномерность воздушного зазора и

измзранай при этом мала и при обрыва одного елвктрода равна

его минимально возможную величину , а также возможность параллельного контроля температуры.

Очевидно,что несоосность звукопровода и системы ВШП эквивалентна его разориентации относительно исходного среза криг •стаяла.поэтому для определения возможной погрешности измерений скорости ПАВ, обусловленной несоосностью, потребовалось решить задачу о влиянии малых угловых отклонений от заданного среза на скорость распространения волны. Результаты расчетов и экспериментов, проведенных . применительно к ггьезокварцевкм звуко-проводзм БТ-среза, показали , чТо для обеспечения вносимой погрешности менее Ю-5 несоосность звукопровода и системы ВШП не должна превышать 0,5° , что достигается выборомм соответствующей конструкции подключавшего устройства.

При проведении измерений скорости ПАВ бесконтактным способом. возбуждения и приема волны наблюдается сильная температурная зависимость результатов, обусловленная заметны?.* отличием температурного коэффициента скорости ПАВ в материале звукопровода и коэффициента теплового расширения подложи, на.которой расположены ВШП. Так, при контроле звукопроводов &Т-среза кварца результаты меняются на 1,4*10"° 1/°0. Это означает, что необходимо применять параллельный контроль температуры с точностью не хуже 0,1°С , что прежде всего усложняет электронную часть аппаратуры, а тскже требует знания температурных зависимостей скорости ПАВ для каздого материала. Вместе с тем, в ряде случаев удается так подобрать материал подложки , чтобы его коэффициент теплового расширения вдоль оси системы ВШП скомпенсировал температурный коэффициент скорости ПАВ в звукопро-воде. В частности, это имеет место при контроле образцов1' £Т-среза кварца, если подложка выполнена из кварца 2-среза. Однако одновременно с поверхностной волной в звукопроводе будет возбуждаться паразитная волна в подложке. Для исключения зе влияния на процесс измерения скорости было решено воспользоваться явлением отклонения ультразвукового луча от волновой нормали в анизотропных кристаллах.Решение соответствуют Я акустической аадачи показало) что, если ось подло»™ составляет с кристаллографической осью X кварца угол 8*2?° , то угол отклонения луча 7 максимален и равен 16,3°. При выбор« геометрия

ВШП из условия

1 ?

wo

Тщах

где 1 - расстояние от излучателя до первого приемника,то паразитная волна не попадает на приемники и не влияет на результаты измерений. Для направлений распространения 8=(22 ±3)° угол 7 отличается от 7 не более чем на 0,5°, что позвояет продъ-. являть не очень высокие требования к точности изготовления подлокш данного среза.

Так как ST-срез кварца является термостабильннм и обладает нулевым ТКЗ.лри температуре TQ = 21,1°С, то контроль звуко-проводов ST-среза с помощью системы ВШ, нанесенной на кварцевую подложку Z-среза , обеспечивает независимость результатов от температура в диапазоне (21,1 ± 5,5)°С и автоматическое их приведение к температуре, при которой измерена база 1Q . Таким образом, применение подложки данного среза позволяет исключить электронный контроль температуры , тем самым упростив аппаратную часть установки и снизив трудоемкость «ее эксплуатации.

В заключение'главы описаны конструкции двух вариантов подключавших устройств, разработанных и изготовленных с учетом проведенного ранее анализа факторов, влияющих на погрешность измерения скорости ПАВ. Для обеспечения равномерности и минимизации воздушного зазора между поверхностями звукопровода и подложки конструкции включают в себя опускные устройства, обеспечивающие привиы с силой <*5Н. Во втором варианте прошла испытания пьезокварцевая подлолка.Z-среза, описанная выше. Испытания подтвердили справедливость предложенного подхода.

В четвертой главе дано описание измерительных установок , созданных в процессе выполнения работы. Измерение скорости ПАВ в соответствии с импульсно-фазовой методикой требует нахождения по крайней мере двух частот компенсации fn и fn+p чтобы определить величину ДГ. Однако,как показал опыт проведения измерений на различных базах 10 , для надежного вычисления числа (n + const) необходимо усреднять АГ по ряду частот компенсации, то есть дополнительно измерить частоты in+M и fn_K и определить AI как

Кроме того, в общем случав должно проводиться измерение'температуры с вычислением соответствущей поправки к найденному значении скорости. При массовом контроле однотипных образцов с малым разбросом скорости ПАВ можйо ограничиться измерением только одной частоты, компенсации I для каждого образца и ( с учетом температурной коррекции-) проводить сравнение по ее величине. Вместе с тем даже такой" укороченный процесс .занимает порядка 1...3 мин , что не соответствует требованиям к оперативности измерений . Таким образом , необходима автоматизация контроля звукопроводов по скорости ПАВ.

В ходе выполнения работ, направленных на создание автоматизированной аппаратуры для контроля звукопроводов, было создано несколько различных устройств,простейшим из которых является защищенный авторским'свидетельством цифровой ав.томат для определения частоты компенсации интерферируюадах сигналов. Данный'автомат особенно удобен при контроле партий' звукопроводов из пьезокварца БТ-среза с использованием пьезокварцевой подложки г-среза. Время измерений на одном образце тогда не превышает I сек. без учета времени установки звукопровода в подключающее устройство.

Полная автоматизация измерений скорости ПАВ достигается посредством ЭВМ или микропроцессорных комплектов. В разделэ приведенно описание структурных схем двух разработанных стендов: на базе микроэвм и его модификации на базе ко'-^лекта К530. Последний отличается более узкой специализацией за счет замены стандартного генератора высокой частоты , входящего в первый стенд,на встроенный узкополосный с центральной частотой 30 МГц, а также за счет жестко заданной программы, однако обладает несколько большим быстродействием. Проведенный ранее анализ погрешности измерения скорости ПАВ и анализ аппаратурных погрешнностей позволил оценить общую погрешность абсолютных и относительных измерений , которая при использовании подключающего устройства с центральной частотой 30 МГц и базой от 60 до 100 мм составляет 3«10~5 и 7«Ю~® соответственно. Чуг-.ст-

битольность стендов к изменениям скорости - (2...3)*10_е.

Как уке отмечалось,помимо скорости ПАВ в материала звуко-провода на параметры изготавливаемых АЗУ влияют и другие факторы , что приводит к необходимости их контроля. В условиях массового производства оперативны! контроль пожога набора параметров одного устройства возможен только при помощи ЭВМ. В разделе дано описание разработанного автоматизированного стенда, предназначеного для контроля параметров фильтров на ПАВ.-Проведена оценке погрешности измерения коэффициента передачи и уровня лохшых сигналов. Ее величина составила "I дБ , что под-тверддается результатами экспериментов. Надежность определения частотных параметров обусловлена техническими характеристика;.'!! используемой элементной базы. По своим точностным параметрам разработанный стенд удовлетворяет требованиям производства.! Вшсто с тек он обладает недостаточным быстродействием,которое ограничивается скоростью установления частота испольаовашюго . б стенде стандартного генератора.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Показано , что для удовлетворения возросших требований к воспроизводимости параметров акустоэлектроникх устройств необходимо использовать шпульсно-фазовый метод измерения скорости ПАВ. Из существующих импульсно-фазовых методик наиболее приемлемой является методика измерений по двум излучаемы?,: ра-дмашульсак, в системе ВШП "иалучвтель-приемкшч-приемник". Система "щштнг-излучатель-приемнпк" нз штат преимущества перед указанной, поскольку влияние металлической пленки первого приемника мокно заметно ушньшить, увеличивая рабочую частоту преобразователей. Кроме того , вторая система проигрывает в точности измерений абсолютного значения скорости ПАВ за счет необходимости измерения двух расстояний (от излучателя до каждого из приемников) , а также имеет большее ограничение по минимальной длине контролируемых звукопроводов.

2. Получены соотношения, позволяющие оценить влияние неидентичности приемных решеток и эксплуатационных обрывов электродов на погрешность абсолютных измерений скорости ПАВ. Пока-

зано, что погрешность, обусловленная цэидонтк'шостьа решеток, зе зависит от типа контролируемого материала, а определяется расстоянием мевду решетками , числом электродов и технологическими погрешностями топологии преобразователей, главным образом ширины и местоположения электродов. Установлено, что оптимальное число электродов в каадом приемнике составляет 40... 100, акустическая база - от 40 до 200 мм. При этом соответст-вуацая вносимая погрешность лежит в пределах (0,8...2,7)*Ю~5. г" казано, что обрывы электродов в процессе эксплуатации могут приводить к погрешностям измерений скорости ПАВ, обратно пропорциональным п.

3. Разработана .и защищена авторским свидетельство:* конструкция диэлектрической подложки из пьезокварца Z-среза , направление распространения ПАВ в которой составляет с кристаллографической осью X угол (19...25)°, а угол отклонения потока энергии от волновой нормали - (16...16,5)°. Применение данной подложки позволило проводить' измерения в звукопрово.дах из пьезокварца ST-среза в диапазоне (15,6...26,6)°С без параллельного контроля температуры.

4. Разработаны автоматизированный стенд для контроля зву-копроводов по скорости ПАВ , построенный на базе микроэвм, и модернизированный отенд за базе микропроцессорного комплекта. Изготовлена техническая документация на стенды. Стенд на базе ?шкроЭВМ внедрен в Нижегородском НИИ радиотехники, а такта передан в НИИ синтеза искусственного минерального сырья (г.Александров Владимирской области).

5. Разработаны техническая документация и опытный образец автоматизированного стенда для контроля параметров фхяьтров на ПАВ , переданные в ННИИРТ. По своим точностным характеристикам стенд не уступает использундимся неавтомвтазировшшнм. Быстродействие стенда _ не в полной мере удовлетворяет требованиям обеспечения массового контроля устройств акустоэлектронаки а ограничивается главным образом быстродействие?! применяемого стандартного высокочастотного генератора.

По »шараадш дассортацда опубликованы слэдущна рьииш:

1. Порогудоа А.Н., Шэвэлько U.U., Яковлев О.Г. Автошщ-вацзя ирзцзссоа Евиеренш! скорости ПАВ é пьезокварцевш: гиш-стшш //Квф.бадл. по обману опшш работы Совете вша. развитая Ираоккгого р-на, - Горький, IS33. - КЗ. - C.3-I0. ;

2. £.0.1465717 СССР UK1Í G0111 б/СКЗ. Устройства fíffis вш>рэ-шя скорости расаространешя шсустчваазс колебаний в тшрдш телах ЛПоеэлько U.U., Яковлев Л.Д., Якоцлев С.Г..Дрлиюв A.B., %Швв Л.О. (ССОР). N 4293122/25-23 ; йаивлано 14.03.07; Опубл. 15.03.89, ВйЯ. 1Я0//0мфЫТШ1.Изоброй'ошя. - 1939.- Щ0.~ C.I7G.

3. Автнхович Л.А. , Шэвэлько ü.M. , Яковлев О.Г. Влаянш ораонтадш пьезокварцевше ввуквпроводов на скорость пов&рзшо-стннх акусидасашх. волн //Сб. Изв.ЛЭТй / Лмшагр. вльктроаехп ш-т. ~ Л., - Внп.407.С.46-Б0.

4. Перегудов A.II., Шэвэлько H.U., Яковлев О.Г. Аппаратур* для прецззг.ашюга контроля звукопроаодоа шсустоз^ектрошы: устройств //Иаразрушащаз физичоиом катода и средства контро дн : Тез. докл. XII Всесоюзной НТК, 11-13 сзнт. l9SOr. -ЭТИ. Свердловск, I9SCJ. - Т.2. - С.В7-88.

5. Перегудов'á.H., Шевелько U.M., Яковлев С.Г. Автоцата азрозшшая аппаратура для контроля скорости распростракзци поворхнастшя. акустичаскшс воли в иьэзошасяшах /Лймеритояь ная тохнакз, - 1990. - 1112. - С.38-39.

6. Дряхлов A.D., Шэволько U.U., Яковлев I.A., Яковлев С. О noauiüäifflu точности измерений скорости распространения ШВ ш,езо:жарцэв1Ж штетшах /Вопросы радкоадэкт-ропшец- - Сзр.РЛ

- ВшД. - 1991. - C.I40-I4S. •

7. A.c.1646994 СССР ШШ Ö0IH 6/00. Устройство для гаиор; пая скорости поверхностных акустических: волг в сьезокварцзвг шгастшах S'í-сразо / Шевелько М.Н., Яковлев I.A., Яковлев C.I (СССР). - N 4S54II4/25-2S; Заявлено 23.02.89; Опубл. оу.об.э: Бал. Щ? //Открытия.Изобретения. - 1991. - N17. ~ 0.76.

8. Перегудов А ЛЬ, Шевелько U.M., Яковлов С.Г. Уставов! для автоматизированных измерений параметров ПАВ-фмьтров , Сб. Изв.ЛЭТИ / Лашшгр.электротехн.ин-т. - Л..19Э1. - Вып.43:

- С.13-17.