技術領域

實施例通常涉及被用作傳感器和射頻識別(RFID)裝置的聲波裝置。

背景技術

一般地，已知壓電材料當在特定方向上發生應變(壓縮或拉伸)時， 在它們的部分表面上產生電荷，并且當移除壓力時電荷消失。該機械應 力產生與該應力成比例的電極化。該極化表現為壓電材料上的電壓。沿 著特定軸的機械應力和電極化之間的關系在本領域是已知的。這些壓電 材料被用于可以將機械能轉換成電能的電-機械變換器 (electro-mechanical?transducer)。

叉指式變換器(interdigital?transducer，IDT)是用于激勵或檢 測壓電襯底上的聲波的一種方式。例如，IDT可以包括經由兩個母線(bus bar)彼此交替連接的壓電襯底的表面上的多個平行的金屬電極。例如， 其可以利用光刻方法被制備。施加至母線的AC電壓引起諧波形變 (harmonic?deformation)，并且從IDT輻射聲波。類似地，進入IDT的 聲波引起兩個電極母線之間的RF信號。

SAW(表面聲波)RFID裝置可以是具有與其耦合的天線的編碼IDT。 可以接收詢問無線電信號，并且可以產生聲波。反射器IDT部件(或者 優選地具有SAW反射能力的金屬薄膜反射器條)的空間圖案可以反射回 來編碼的聲學信號，該編碼的聲學信號產生編碼RF返回信號，也就是說， 在每一個反射器處聲波被部分反射，并且被轉換回天線發射的電信號。 該信號包括關于反射器的數量和位置的信息。例如，該信息可以表示二 進制數標識符。該RF信號典型地在50MHz至幾GHz的范圍中。

聲波傳感器利用聲波作為傳感機構。當聲波傳播通過壓電材料的表 面，或在壓電材料的表面上傳播聲波時，對于傳播路徑的特性的任何變 化都會影響波的速度和振幅。通過測量傳感器的頻率或相位特性可以監 控聲波特性的變化。聲波傳播或反射特性的這種變化可以與被測量的相 應物理、電或化學參數相關。例如，溫度通常影響聲波速度。比如壓力、 扭矩和加速度等機械參數可以影響聲波傳感器的彈性形變特性。阻抗傳 感器可以影響反射信號的振幅和相位。距離傳感器可以取決于信號延 遲。定向傳感器可以取決于多普勒相位的測量。其它傳感器可被設計成 檢測氣體濃度，pH，流體流動，粘度，密度，磁場等等。例如，大多聲 波化學檢測傳感器可以基于傳感器的質量靈敏度以及化學選擇涂層，該 化學選擇涂層吸收導致增大傳感器質量負載的感興趣的蒸汽。當這些各 種聲波傳感器是無線時，它們通常通過詢問RF信號供電。

可以存在各種模式的振動，比如表面聲波(SAW)模式，體聲波(BAW) 模式，撓性板模式(FPM)，聲學板模式，剪切-水平聲學板模式(SH-APM)， 振幅板模式(APM)，厚度剪切模式(TSM)，扭轉模式，勒夫波(love wave)，漏表面(leaky?surface)聲波(LSAW)模式，偽表面聲波(PSAW) 模式，橫模式，掠面(surface-skimming)模式，諧波模式以及泛音模 式。通常地，聲波裝置被設計成最佳化一個或多個模式，并且抑制其它 模式。