Propagation of a Hybrid of Heterogeneous Electroacoustic Waves in Composite Piezoelectric Wave guide without Acoustic Contact between Layers

Abstract

The problem of propagation of an electroactive unidirectional wave signal of elastic shear (or plane elastic deformation) in an infinite piezoelectric composite waveguide consisting of periodically repeating two-layer cells is considered. In the sagittal plane of one piezo layer in the cell, antiplane electroactive deformation is possible, and in the adjacent layer, electroactive planar deformation is possible. The layers are in a state of non-acoustic contact. The surfaces of the piezoelectric composite waveguide are free from mechanical influences. One of the waveguide surfaces is electrically open, while the other is electrically closed. The propagation of an electroacoustic wave signal occurs due to the penetration of accompanying electrical oscillations through a non-acoustic contact between the piezoelectric layers. There is a multiple transformation of a three-component electroelastic shear wave into a four-component electroelastic wave of plane deformation and vice versa. A hybrid of electroacoustic waves is formed. In the case of a high-frequency wave signal, a hybrid of surface electroacoustic waves of the Rayleigh and Gulyaev-Bluestein types is formed. The distributions of elastic displacements and electric potential along the thickness of the waveguide are determined. The resulting hybrid has the character of a periodic Floquet-Bloch wave. The zones of allowable frequencies and allowed lengths of the hybrid are determined. Rapidly decaying components of the electroacoustic wave are also found. Դիտարկված է առաձգական սահքի (կամ հարթ առաձգական դեֆորմացիայի) էլեկտրաակտիվ, ուղղորդված ալիքային ազդանշանի տարածման խնդիրը անվերջ երկար պիեզոէլեկտրական բաղադրյալ ալիքատարում, որը բաղկացած է պարբերաբար կրկնվող երկշերտ բջիջներից: Բջջի մեկ շերտի սագիտալ հարթությունում հնարավոր է հակահարթ էլեկտրաակտիվ դեֆորմացիա, իսկ հարակից շերտում՝ էլեկտրաակտիվ հարթ դեֆորմացիա։ Միջնաշերտերը գտնվում են անհպում շփման վիճակում։ Պիեզոէլեկտրական բաղադրյալ ալիքատարի մակերևույթները զերծ են մեխանիկական ազդեցություններից: Ալիքատարի մակերևույթներից մեկը էլեկտրականորեն բաց է, իսկ մյուսը էլեկտրականորեն փակ է: Էլեկտրաակուստիկ ալիքի տարածումը տեղի է ունենում շերտից-շերտ էլեկտրական դաշտի ուղեկցող տատանումների ներթափանցման շնորհիվ՝ պիեզոէլեկտրական շերտերի միջև անհպում շփման միջոցով։ Տեղի է ունենում եռաբաղադրիչ սահքի էլեկտրաառաձգական ալիքի բազմակի փոխակերպում, հարթ դեֆորմացիայի քառաբաղադրիչ էլեկտրաառաձգական ալիքի և հակառակը: Ձևավորվում է էլեկտրաակուստիկ ալիքների հիբրիդ։ Բարձր հաճախականության ալիքային ազդանշանի դեպքում ձևավորվում են Ռելեյի և Գուլյաև-Բլյուստեյնի տիպային մակերևութային էլեկտրաակուստիկ ալիքների հիբրիդ։ Որոշվում են առաձգական սահքիի և էլեկտրական դաշտի բաշխումները ալիքատարի հաստությամբ: Ստացված հիբրիդն ունի Ֆլոկե-Բլոխի պարբերական ալիքի բնույթ։ Որոշվում են հիբրիդների թույլատրելի հաճախականությունների և թույլատրելի երկարությունների գոտիները: Գտնվում են նաև էլեկտրաակուստիկ ալիքի արագ մարող բաղադրիչներ։ Рассмотрена задача о распространении электроактивного однонаправленного волнового сигнала упругого сдвига (или плоской упругой деформации) в бесконечном пьезоэлектрическом композитном волноводе, состоящем из периодически повторяющихся двухслойных ячеек. В сагиттальной плоскости одной прослойки в ячейке, возможна анти плоская электро активная деформация, а в соседней прослойке возможна электроактивное плоскостная деформация. Прослойки находятся в состоянии не акустического контакта. Поверхности пьезоэлектрического композитного волновода свободны от механических воздействий. Одна из поверхностей волновода электрически открыта, а другая электрически замкнута. Распространение сигнала электроакустической волны происходит за счет проникновения сопутствующих колебаний электрического поля, через неакустический контакт между пьезоэлектрическими слоями. Происходит многократное преобразование трехкомпонентной электроупругой сдвиговой волны в четырехкомпонентную электроупругую волну плоской деформации и наоборот. Образуется гибрид электроакустических волн. В случае высокочастотного волнового сигнала формируется гибрид поверхностных электроакустических волн типов Рэлея и Гуляева-Блюстейна. Определены распределения упругих перемещений и электрического потенциала по толщине волновода. Полученный гибрид имеет характер периодической волны Флоке-Блоха. Определены зоны допустимых частот и разрешенных длин гибрида. Обнаружены также быстро затухающие компоненты электроакустической волны.