В ходе выполнения проекта методами безмасочной фотолитографии и магнетронного напыления создано несколько образцов устройств с наборами акустических резонаторов для исследования влияния свойств жидкости на поведение обратных акустических волн. Выбор периодов встречно-штыревых преобразователей (ВШП) проводился на основе теоретического анализа дисперсионных зависимостей фазовой скорости обратных волн, полученных методом матрицы передачи. Такой подход позволил охватить участок дисперсионной кривой соответствующей обратной волне, приблизиться к точке с нулевой групповой скоростью и сравнить с поведением прямой волны. Экспериментально восстановленная дисперсионная зависимость обратной волны полностью совпала с расчётной. Для оптимизации параметров устройства проведена качественная оценка эффективности ВШП с разными пространственными периодами (0.9-2.7 мм). По частотной зависимости параметра S₁₁ определяли глубину провала; наиболее эффективное преобразование (глубина –12.27 дБ) обеспечил преобразователь с периодом 1.5 мм, вблизи точки нулевой групповой скорости. На его основе создано компактное акустоэлектронное устройство на пластине YX-LiNbO₃ размером 13.5×15 мм с единичным ВШП (период 1.5 мм, 6 пар штырей, апертура 8.5 мм) и измерительной ячейкой. Проблема паразитных переотражений от краёв пластины решена комбинацией зубчатого профиля и многослойного демпфирующего покрытия с градиентным акустическим импедансом, что существенно снизило уровень шумов.
Разработан автоматизированный экспериментальный стенд на базе векторного анализатора цепей, термостабильного бокса с контролем температуры, 16-канального блока переключения между преобразователями и персонального компьютера. Для автоматизации сбора данных разработан программный пакет для записи, обработки и анализа экспериментальных данных. Было проведено исследование влияния проводимости жидкости в диапазоне 0.0034-8 См/м на свойства обратных волн. Поведение обратной волны A1 оценивалось путем сравнения с прямой волной SH1 в той же пластине. Анализ поведения резонансных пиков на частотных зависимостях S11 параметра показал, что обратная волна чувствительна к проводимости во всем исследуемом диапазоне, тогда как для прямой волны изменение проводимости раствора по частоте резонансного пика возможно лишь в области низкой проводимости 0.0034-0.5 См/м. Анализ влияния вязкости жидкости (0.9–934 сП) показал, что для обратной волны A₁ в пластине YX-LiNbO₃ контакт с жидкостью приводит к резкому уменьшению глубины резонансного пика – более чем на порядок по сравнению с воздушной средой, однако волна остаётся детектируемой, что подтверждает её пригодность для сенсорных применений. Влияние вязкости на характеристики волны A₁ выражено умеренно из-за доминирования нормальных смещений, что ограничивает чувствительность. Тем не менее обратная волна демонстрирует монотонный и воспроизводимый отклик в области малых вязкостей (0.9–14 сП), что позволяет использовать её в многопараметровых сенсорных системах совместно с другими типами волн. Показано, что датчики на основе обратных акустических волн имеют широкие перспективны применения в области измерения электрических и механических свойств жидкости. Для обоснования этого проведено исследование влияния жидкостей с различной диэлектрической проницаемостью (ε) и акустическим импедансом (Z) на характеристики обратной волны A₁ в пластине ниобата лития. Эксперименты выполнены с пятью средами (воздух, вода, ацетон, дихлорэтан, бензин) на образце, содержащем семь встречно-штыревых преобразователей. Дополнительно методом матрицы передачи рассчитаны дисперсионные кривые, а методом конечных элементов – частотные зависимости параметра S₁₁. Установлено, что сдвиг резонансной частоты определяется преимущественно диэлектрической проницаемостью жидкости (с ростом ε частота монотонно снижается), тогда как изменение добротности и глубины провала S₁₁ связано главным образом с акустическим импедансом Z. Специальная FEM-модель с фиксированными механическими свойствами воздуха подтвердила, что при варьировании ε сдвиг частоты сохраняется, а изменение амплитуды практически нивелируется, что доказывает возможность двухпараметрического измерения свойств среды. Сравнение фазовых скоростей, полученных методом матрицы передачи, МКЭ и экспериментально, показало расхождение менее 1%. Установлено, что буферный слой с низким акустическим импедансом снижает излучательные потери для волны A₁, сохраняя высокую чувствительность к ε. На основе выполненных исследований сформулирован ряд рекомендаций по созданию сенсорных устройств на обратных волнах. Для измерения температуры рекомендуется использовать обратную волну вблизи точки нулевой групповой скорости, где температурная чувствительность значительно выше, чем у прямых волн. При детектировании электропроводности жидкости обратная волна A₁ демонстрирует широкий диапазон измерений, однако из-за неоднозначности отклика целесообразно применять вспомогательный канал на прямой волне SH₁. Для идентификации жидкости обратная волна позволяет раздельно измерять ее диэлектрическую проницаемость (по сдвигу частоты) и акустический импеданс (по добротности). Для повышения чувствительности рекомендуется комбинация сильного пьезоэлектрика с анизотропным диэлектриком, а для снижения потерь — буферный слой с низким импедансом. Для миниатюризации устройств эффективно сочетание зубчатого профиля края с демпфирующим покрытием по краям пластины. Для многопараметрического анализа предлагается многомодовая регистрация всего спектра акустических волн. При создании акустоэлектронных устройств на обратных волнах в пластинах необходим строгий контроль толщины пластины (отклонение ±2 мкм) из-за высокой чувствительности обратных волн к геометрии.