Kalibrierungsfreie Messung der Amplitude und Phase hochfrequenter Schwingungen

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Gollwitzer, Andreas ; Fischerauer, Alice ; Schwarzmüller, Christian ; Fischerauer, Gerhard:
Kalibrierungsfreie Messung der Amplitude und Phase hochfrequenter Schwingungen.
In: Technisches Messen. Vol. 76 (2009) Issue 6 . - pp. 300-307.
ISSN 2196-7113
DOI: https://doi.org/10.1524/teme.2009.0937

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Es wird ein neues Verfahren zur interferometrischen Erfassung von akustischen Oberflächenwellen vorgestellt. Die beschriebene Methode erlaubt die Extraktion der absoluten Amplitude und der Phase einer hochfrequenten Schwingung, unabhängig von Oberflächenreflexionsfaktoren, Variationen der Laserleistung oder Sensitivität des Interferometers. Ermöglicht wird dies durch die synchrone Erfassung des Messsignals mittels eines vektoriellen Netzwerkanalysators und eines digitalen Speicheroszilloskops. Die anschließende digitale Signalverarbeitung extrahiert die gewünschte Information aus den Messdaten. Zur Verifikation wurden Simulationen der Anregung akustischer Wellen mit dem Deltafunktionsmodell durchgeführt und mit den Messdaten verglichen. An Hand der Messdaten wird schließlich die anisotrope Slownesskurve konstruiert. Diese Information kann zur Bestimmung der Materialparameter von Dünnschichten verwendet werden.

Abstract in another language

We describe a novel approach to the interferometric observation of surface acoustic waves. The technique allows the extraction of the absolute amplitude and phase of high frequency vibrations independent by surface reflectivity, laser power variation, or the sensitivity of the interferometer. This is possible by the synchronized acquisition of the interferometer output with a vector network analyzer and a digital sampling ocscilloscope. The subsequent digital signal processing extracts the wanted information from the measured values. To verify the method, we calculated the excitation of acoustic waves by the delta function model and compared the results with the measurement. Finally, we constructed the anisotropic slowness curve of the piezoelectric substrate, which is of value for the characterization of thin-film material properties.