法國電力工業

[拼音]：shengbiaomianbo

[英文]：surface acoustic wave

在固體半空間表面存在的一種沿表面傳播，能量集中於表面附近的彈性波。聲表面波又稱為表面聲波。

1885年，英國物理學家J.W.瑞利從理論上預言，在各向同性均勻固體表面存在聲表面波，故又稱為瑞利波。聲表面波的傳播速度vs滿足瑞利方程

式中vl和vt分別為固體中縱波和橫波的傳播速度。對於實際的固體，聲表面波的傳播速度比橫波速度約慢10％。這時，表面波的傳播是非頻散的。它的質點振動位移有兩個相位差為90°的分量：一個垂直於表面，另一個順著表面內波的傳播方向。它們的幅度隨著深度的加深，雖不一定是單調的，但最終將趨向於零（圖1 ）。由圖可見，當深度在幾個波長以後，其幅度就已很小。

在自然現象中，如在地震時，就存在聲表面波。在超聲技術領域，它最初用作聲延遲線和用於檢測表面缺陷等方面。但由於激發和檢測表面波比較複雜，其應用受到一定限制。

聲表面波不僅可以在各向同性均勻固體中傳播，而且也可以在不均勻的（如分層的）固體介質中傳播。不過，這時它是頻散的，並且有多種模式。在各向異性介質（如晶體）中，也可能存在聲表面波，但由於介質的各向異性，其傳播特性隨表面的取向和傳播方向而不同，而質點振動一般有三個分量。對於均勻的晶體，其傳播也是非頻散的。

1965年，人們發現，在具有壓電性的晶體上聲表面波也可以傳播。由於存在壓電性，在電聲之間存在耦合。在這種波傳播時，不僅有力學質點的振動，而且電場分佈也隨之傳播。這時，在晶體半空間內電場最終也隨深度趨向於零。同時，在介面另一邊的真空中，也有電場傳播，並隨對錶面距離的增加而逐步減小；如果在壓電晶體表面沉積上一層很薄的良導體（金屬膜）就會使表面電場短路，從而降低聲表面波的速度。前者稱為自由表面，後者稱為金屬化表面。

壓電晶體本身是換能介質，在傳播聲表面波的壓電晶體表面可以製做電聲換能器，使電能和聲能互相轉換。叉指換能器（圖2）能有效地產生和接收聲表面波。這種換能器是在一仔細取向和拋光的壓電晶體表面上沉積兩組互相交錯分佈的、梳狀的金屬條帶(叉指)，每組叉指跟一個稱之為匯流條的金屬條相連線。通過匯流條把電訊號加在這兩組叉指上，就會產生以一對叉指間隔為週期的電場分佈。通過電聲耦合，即產生一個彈性應變的分佈。它激發固體質點的振動，並以伴有電場分佈的彈性波形式在壓電基底介質中沿表面傳播出去。這一表面波傳到壓電介質的另一端時，被另一個叉指換能器接收，再轉換成電訊號。這樣，就在同一個壓電基底上完成了電-聲-電的轉換過程。在此過程中，如果對訊號進行加工處理，就構成聲表面波器件，由此而形成聲表面波技術。