Resonator with transverse surface wave on lithium tantalate crystal for applications in viscosity and temperature sensors

The purpose of this work was to calculate and measure transverse surface acoustic wave resonators on 36°YX oriented lithium tantalate crystal as well as to measure of viscosity and temperature of liquids. An attenuation coefficient was used to model the leak of acoustic energy from surface into bulk of the crystal. The latest materials constants were used. Velocity, electromechanical coupling coefficient, reflection coefficient, attenuation coefficient under free and metallized surface, anisotropy coefficient were calculated, the first three of which were measured using synchronous resonator. A good agreement between measurements and calculations were obtained. Double-channel resonator was sensitive to viscosity and density multiplication product of liquid deposited on the metallized area between transducers. The temperature coefficient of frequency (TCF) of the temperature channel was measured.

Celem pracy były obliczenia i pomiary parametrów poprzecznej akustycznej fali powierzchniowej w rezonatorze na krysztale tantalanu litu o orientacji 36°YX oraz pomiary lepkości i temperatury cieczy. Odpromieniowanie energii akustycznej od powierzchni do objętości kryształu zamodelowano wprowadzając współczynnik tłumienia fali różny od zera. Przyjęto najnowsze dostępne w literaturze stałe materiałowe tantalanu litu. Obliczono prędkość i współczynnik sprzężenia elektromechanicznego, współczynnik odbicia od pojedynczej elektrody, współczynnik tłumienia przy powierzchni swobodnej i metalizowanej oraz współczynnik anizotropii. Z wykorzystaniem rezonatora synchronicznego wykonano pomiary trzech pierwszych wielkości. Uzyskano dobrą zgodność pomiarów z obliczeniami. Skonstruowano dwukanałowy rezonator czuły na iloczyn lepkości i gęstości cieczy osadzonej na metalizowanej powierzchni międzyprzetwornikowej. Zbadano temperaturowy współczynnik częstotliwości (TWCz) kanału przeznaczonego do pomiaru temperatury.