【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声学器件，尤其涉及一种lamb波声学器件、传感器、微粒操控装置及操控方法。
技术介绍
1、当声波在板状介质中传播时，其波型称为板(lamb)波。lamb波能够在厚度与其声波波长相比拟的板中传播，形成的声场遍及整个板的厚度。在lamb波传播的过程中，在固体的两个表面上，质点沿椭圆轨迹振动，与瑞利波相同；在板的内部，质点振动因波型的不同而异，当波型为对称型时，质点振动的轨迹与纵波相同；当波型为非对称型时，与横波相似。板波可以在自由界面的板中传播，板的上下表面和内部都有板波。
2、其中，零阶非对称(a0)模态lamb波模式声场局域在板子表面、沿着板面垂直方向衰减，是一种高梯度局域模式声场，该声场能够增强波与物质之间的相互作用，提升传感、微粒操控等能力。但是a0模式lamb波一般难以激发。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种lamb波声学器件，能够较为容易的激发出lamb波场或周期共振波场。
2、本专利技术还提出一种包括有lamb波声学器件的传感器。
3、本专利技术还提出一种包括有lamb波声学器件的微粒操控装置。
4、本专利技术还提出一种微粒操控方法。
5、根据本专利技术的第一方面实施例的lamb波声学器件，包括：
6、超声激励组件，所述超声激励组件用于发出激励电信号；
7、超声换能组件，所述超声换能组件包括有激发件和第一激励电极组
8、其中，所述超声换能组件具有第一共振频率，当所述激励电信号的频率等于所述第一共振频率时，所述激发件产生lamb波场；和/或，所述超声换能组件具有第二共振频率，当所述激励电信号的频率等于所述第二共振频率时，所述激发件产生所述周期共振波场。
9、根据本专利技术实施例的lamb波声学器件，至少具有如下有益效果：
10、该lamb波声学器件通过将人工结构和超声换能器整合在一起，从而能够实现lamb波场或周期共振波场的激发，并且，该声学器件结构简单，体积较小，能够与其他部件兼容，能够被应用于各种微流体传感器或者微粒操控装置中。例如，lamb波声学器件应用于传感器中时，对密度和声速显著变化的液体混合物特别敏感，能够用于各种微流体的传感情景中。当lamb波声学器件应用于微粒操控装置中时，通过激发两种不同的声场，能够实现对微粒的捕获排列、悬浮排列和平移等多种形式的操控，提高了微粒操控的精度、降低了微粒操控的能耗，并使得微粒操控装置更紧凑化、小型化，并且，该微粒操控装置对激励电信号的频率要求相对较低，操控模式的激发更为容易。
11、根据本专利技术的一些实施例，所述激发件设置为由压电材料制成的压电板，所述第一激励区域和所述第二激励区域设置于所述压电板相对的两侧板面上。
12、根据本专利技术的一些实施例，所述激发件包括有主体部和覆盖于所述主体部两侧的压电薄膜，所述第一激励区域和所述第二激励区域设置于所述压电薄膜远离所述主体部的侧面上，其中，所述主体部由非压电材料制成。
13、根据本专利技术的一些实施例，所述第一电极为所述阵列电极，所述第二电极为将所述第二激励区域全部覆盖的满铺电极，所述超声换能组件具有能够使所述激发件产生所述lamb波场的所述第一共振频率和能够使所述激发件产生所述周期共振波场的所述第二共振频率。
14、根据本专利技术的一些实施例，所述第一电极和所述第二电极均阵列电极，并且，所述第一电极的条形电极与所述第二电极的条形电极交错设置，所述超声换能组件具有能够使所述激发件能够产生lamb波场的所述第一共振频率。
15、根据本专利技术的一些实施例，所述第一电极和所述第二电极均阵列电极，并且，所述第一电极的条形电极与所述第二电极的条形电极相对设置，所述超声换能组件具有能够使所述激发件能够产生周期共振波场的所述第二共振频率。
16、根据本专利技术的一些实施例，相邻所述条形电极的间距t与所述激发件的厚度h存在有以下关系：h/t≤0.35。
17、根据本专利技术的第二方面实施例的传感器，包括如上述任一项实施例所述的lamb波声学器件，所述传感器用于检测待测样品物理参数的变化。
18、在一些实施例中，响应于所述待测样品密度的增大，所述第一共振频率减小；和/或，响应于所述待测样品中声速的增大，所述第二共振频率增大。
19、根据本专利技术的第三方面实施例的微粒操控方法，包括如上述实施例中任一项所述的lamb波声学器件。
20、在一些实施例中，当所述激励电信号的频率等于所述第一共振频率时，激发所述激发件产生lamb波场，以驱动微粒朝向所述激发件的板面移动；和/或，当所述激励电信号的频率等于所述第二共振频率时，激发所述激发件产生周期共振波场，以驱动所述微粒悬浮于所述激发件的板面。
21、在一些实施例中，所述激发件的板面上还设置有与所述第一激励区域间隔设置的第三激励区域，以及与所述第二激励区域间隔设置的第四激励区域，所述第三激励区域和所述第四激励区域相对设置，所述超声换能组件包括第二激励电极组，所述第二激励电极组包括设置于所述第三激励区域的第三电极和设置于所述第四激励区域的第四电极，所述第三电极和所述第四电极分别与所述超声激励组件电连接，以将所述激励电信号转化为机械振动信号；
22、其中，所述第三电极和所述第一电极相同，所述第四电极和所述第二电极相同，以使所述第一激励电极组和第二激励电极组之间产生驻波场，通过改变所述激励电信号的相位以控制所述微粒平移。
23、在一些实施例中，所述lamb波声学器件还包括有容器，所述容器用于存放含有所述微粒的声传播介质，所述容器与所述超声换能组件接触设置；
24、其中，所述lamb波声学器件还包括有驱动机构，所述驱动机构与所述超声换能组件或所述容器连接，所述驱动机构用于驱动所述超声换能组件和所述容器相对运动，以调整所述微粒在所述容器中的位置。
25、根据本专利技术的第四方面实施例的微粒操控方法，包括有以下步骤：
26、s100、通过计算机软件进行仿真模拟，获取优化后的电极参数信息和激发件参数信息；
27、s200、根据激发件参数信息制作激发件；
28、s300、根据电极参数信息在所述激发件的两侧板面上涂覆电极以制成超声换能组件；
29、s400、通过对所述超声换能组件的归一化共振实验，获取到所述超声换能组件的第一共振频率和/或第二共振频率；
30、s500、将所述超声激励组件的激励电信号的频率调节为第一共振本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Lamb波声学器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的Lamb波声学器件，其特征在于，所述激发件设置为由压电材料制成的压电板，所述第一激励区域和所述第二激励区域设置于所述压电板相对的两侧板面上。
3.根据权利要求1所述的Lamb波声学器件，其特征在于，所述激发件包括有主体部和覆盖于所述主体部两侧的压电薄膜，所述第一激励区域和所述第二激励区域设置于所述压电薄膜远离所述主体部的侧面上，其中，所述主体部由非压电材料制成。
4.根据权利要求1所述的Lamb波声学器件，其特征在于，所述第一电极为所述阵列电极，所述第二电极为将所述第二激励区域全部覆盖的满铺电极，所述超声换能组件具有能够使所述激发件产生所述Lamb波场的所述第一共振频率和能够使所述激发件产生所述周期共振波场的所述第二共振频率。
5.根据权利要求1所述的Lamb波声学器件，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均阵列电极，并且，所述第一电极的条形电极与所述第二电极的条形电极交错设置，所述超声换能组件具有能够使所述激发件能够产生Lamb波场的所述第一共振频率。>
6.根据权利要求1所述的Lamb波声学器件，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均阵列电极，并且，所述第一电极的条形电极与所述第二电极的条形电极相对设置，所述超声换能组件具有能够使所述激发件能够产生周期共振波场的所述第二共振频率。
7.根据权利要求1所述的Lamb波声学器件，其特征在于，相邻所述条形电极的间距T与所述激发件的厚度H存在有以下关系：H/T≤0.35。
8.一种传感器，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的Lamb波声学器件，所述传感器用于检测待测样品物理参数的变化。
9.根据权利要求8所述的传感器，其特征在于，响应于所述待测样品密度的增大，所述第一共振频率减小；和/或，响应于所述待测样品中声速的增大，所述第二共振频率增大。
10.一种微粒操控装置，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的Lamb波声学器件，所述微粒操控装置用于操控微粒移动。
11.根据权利要求10所述的微粒操控装置，其特征在于，当所述激励电信号的频率等于所述第一共振频率时，激发所述激发件产生Lamb波场，以驱动所述微粒朝向所述激发件的板面移动；和/或，当所述激励电信号的频率等于所述第二共振频率时，激发所述激发件产生周期共振波场，以驱动所述微粒悬浮于所述激发件的板面。
12.根据权利要求10所述的微粒操控装置，其特征在于，所述激发件的板面上还设置有与所述第一激励区域间隔设置的第三激励区域，以及与所述第二激励区域间隔设置的第四激励区域，所述第三激励区域和所述第四激励区域相对设置，所述超声换能组件包括第二激励电极组，所述第二激励电极组包括设置于所述第三激励区域的第三电极和设置于所述第四激励区域的第四电极，所述第三电极和所述第四电极分别与所述超声激励组件电连接，以将所述激励电信号转化为机械振动信号；
13.根据权利要求10所述的微粒操控装置，其特征在于，所述微粒操控装置还包括有容器，所述容器用于存放含有所述微粒的声传播介质，所述容器与所述超声换能组件接触设置；
14.一种微粒操控方法，其特征在于，包括有以下步骤：
15.根据权利要求14所述的微粒操控方法，其特征在于，所述激发件的每一侧板面上涂覆有两个相同的间隔设置的电极，在步骤S500后还包括有以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种lamb波声学器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的lamb波声学器件，其特征在于，所述激发件设置为由压电材料制成的压电板，所述第一激励区域和所述第二激励区域设置于所述压电板相对的两侧板面上。
3.根据权利要求1所述的lamb波声学器件，其特征在于，所述激发件包括有主体部和覆盖于所述主体部两侧的压电薄膜，所述第一激励区域和所述第二激励区域设置于所述压电薄膜远离所述主体部的侧面上，其中，所述主体部由非压电材料制成。
4.根据权利要求1所述的lamb波声学器件，其特征在于，所述第一电极为所述阵列电极，所述第二电极为将所述第二激励区域全部覆盖的满铺电极，所述超声换能组件具有能够使所述激发件产生所述lamb波场的所述第一共振频率和能够使所述激发件产生所述周期共振波场的所述第二共振频率。
5.根据权利要求1所述的lamb波声学器件，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均阵列电极，并且，所述第一电极的条形电极与所述第二电极的条形电极交错设置，所述超声换能组件具有能够使所述激发件能够产生lamb波场的所述第一共振频率。
6.根据权利要求1所述的lamb波声学器件，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均阵列电极，并且，所述第一电极的条形电极与所述第二电极的条形电极相对设置，所述超声换能组件具有能够使所述激发件能够产生周期共振波场的所述第二共振频率。
7.根据权利要求1所述的lamb波声学器件，其特征在于，相邻所述条形电极的间距t与所述激发件的厚度h存在有以下关系：h/t≤0.35。
8.一种传感器，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的lamb波声学器件，所述传感器用于检...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡飞燕，王俊，李飞，李永川，郑海荣，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。