基于弱边界条件研究石英谐振器模态耦合振动问题

作     者：毛昌忱 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：钱征华

授予年度：2021年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 12[管理学] 083002[工学-环境工程] 1204[管理学-公共管理] 120402[管理学-社会医学与卫生事业管理(可授管理学、医学学位)] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

主      题：石英谐振器 模态耦合振动 频散曲线 弱边界条件 频谱图 振型 牛顿液体 

摘      要：石英谐振器是应用具有压电效应的石英晶体制成的压电声波器件,其在频率稳定、频率选取、精密计时等领域有显著优势,因此在通信、传感、计时系统中被广泛使用。随着时代发展、通信技术的研究进步,人们对设备中电子元件的要求进一步提高,即小型化、高频化、低功率。这也对石英谐振器性能提出了更高的要求,因此需要对石英谐振器的模态耦合振动特性进行更深入的研究。本文研究了工作模态为厚度剪切振动的AT切石英谐振器的模态耦合振动特性,考虑了石英晶体上下表面镀有电极的情形。先应用线性压电理论,推导出了石英谐振器的频散关系方程,求解绘制出了频散曲线。然后应用弱边界条件得到了三个模态耦合情况下的频谱关系,绘制了不同长厚比下的频谱图。从频谱图中取出了不同位置的点绘制了相应的振型图。并使用COMSOL有限元软件对石英谐振器进行仿真,验证了理论的准确性。本文还研究了与牛顿液体接触的石英谐振器的模态耦合振动问题,绘制了空间频散曲线和频谱图,发现了谐振频率的变化规律,讨论了液体的物理参数对工作模式下谐振平台的影响。