[发明专利]基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器

权利要求书

1.一种基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器，其特征在于，横向作用力结构，包含由压电薄膜构成的压电层、置于压电层上的U形激励线圈和接收电极、衬底、刻蚀孔；该压电层经由锚点悬挂在衬底上，压电层下方为衬底凹槽构成的空腔；空腔上压电层四周为刻蚀孔；通电的激励线圈在磁场作用下运动，在压电层激励出对称型兰姆波，兰姆波向左右两侧传播，遇到由刻蚀孔构成的空气边界被反射，在空气边界限定的区域内形成驻波，接收电极置于产生交变的电压信号的驻波节点上接收电信号。

2.根据权利要求1所述基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器，其特征在于，所述通电的激励线圈在磁场作用下运动，所产生的固体声波为对称型兰姆波，当激励线圈通入的电流频率乘以电极间距的两倍接近对称型兰姆波的波速时，产生机械谐振，此时电流-电压转换效率最高。

3.根据权利要求1或2所述基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器，其特征在于，所述压电层的材质为氮化铝、氧化锌、铌酸锂、钽酸锂压电材料中一种或数种，激励线圈和感应电极均为金属。

4.根据权利要求3所述基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器，其特征在于，所述压电层的材质不同，被激励后压电材料的极化方式不同，对应接收电极对对称型兰姆波产生的电压收集结构不同。

5.根据权利要求4所述基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器，其特征在于，所述压电层的为基于压电常数e₃₁的氮化铝的压电材料，接收电极分布在压电层两侧进行电荷收集。

6.根据权利要求4所述基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器，其特征在于，所述压电层的为基于高压电常数e₁₁的铌酸锂或钽酸锂的压电材料，接收电极分布在压电层单侧进行电荷收集，对应修改接收电极出口和刻蚀孔的分布。

7.一种基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器，其特征在于，纵向作用力结构，从上至下依次包含激励线圈、磁致伸缩层、压电叠层、压电叠层间的接收电极层以及衬底；压电叠层经由较小的锚点悬挂在衬底上，压电叠层下方为衬底凹槽构成的空腔，压电叠层四周为刻蚀孔；所述激励线圈在磁场作用下上产生洛伦兹力对下方的压电叠层产生周期性作用力；施加交变的电流的激励线圈所产生的交变磁场作用于磁致伸缩层，磁致伸缩层上产生交变的应力；被洛伦兹力和交变的应力同时作用的压电叠层的一个层面的两个侧面产生极性相反的电荷，在对应的接收电极层上产生电压被接收。

8.根据权利要求7所述基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器，其特征在于，所述激励线圈的电流频率接近或达到由压电叠层、接收电极层、磁致伸缩层组成的薄膜叠层的谐振频率时，电能到机械能的转化效率最高。

9.根据权利要求7或8所述基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器，其特征在于，所述压电层的材质为的氮化铝、铌酸锂、钽酸锂压电材料中一种或数种，激励线圈和感应电极均为金属。

10.根据权利要求9所述基于压电薄膜的单端输入多端输出的无源电子回转器，其特征在于，所述激励线圈无外部磁场作用时，无源电子回转器在磁致伸缩层上产生交变的应力作用下进行转化工作。