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作者

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表面处理对单基多电极石英晶体谐振器力-频特性的影响

表面处理对单基多电极石英晶体谐振器力-频特性的影响

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第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：鄂然田文杰崔媛媛北京信息工程学院传感器技术研究中心

根据晶体振动的限波理论设计制作了单基多电极石英晶体谐振器。研究了这种结构的石英晶体谐振器的晶片表面处理(是否抛光)及边沿形状(是否倒边)对其力-频特性的影响;并与传统的单基单电极石英晶体谐振器的力-频特性进行了比对分析。实... 详细信息

根据晶体振动的限波理论设计制作了单基多电极石英晶体谐振器。研究了这种结构的石英晶体谐振器的晶片表面处理(是否抛光)及边沿形状(是否倒边)对其力-频特性的影响;并与传统的单基单电极石英晶体谐振器的力-频特性进行了比对分析。实验结果表明,对单基多电极石英晶体谐振器的晶片表面进行抛光并对边沿进行倒边处理,可有效地改善谐振器的力-频特性;在一定的加力方式下,单基多电极石英晶体谐振器的力-频特性将优于单基单电极石英晶体谐振器的力-频特性。

关键词：石英谐振器抛光倒边力-频特性

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理想流体覆盖薄层对无限大弹性板中声表面波的影响

理想流体覆盖薄层对无限大弹性板中声表面波的影响

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第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：王骥吴荣兴杜建科浙江宁波江北区风华路818号宁波大学工学院压电器件技术实验室315211

从覆盖理想流体层的各向同性半无限大弹性体中的声表面波分析开始，我们求得了表面波速度与理想流体层厚度的关系。这一结果与早期的研究和实验结果一致。随后我们分析了基体是各向同性无限大弹性板的情况，发现随着流体层厚度的不断减... 详细信息

从覆盖理想流体层的各向同性半无限大弹性体中的声表面波分析开始，我们求得了表面波速度与理想流体层厚度的关系。这一结果与早期的研究和实验结果一致。随后我们分析了基体是各向同性无限大弹性板的情况，发现随着流体层厚度的不断减小，弹性板的振动开始表现为对称和反对称模态，这一结果与没有覆盖流体层的弹性板振动研究结果相吻合。本文最后分析了基体是ST切石英晶体的半无限大弹性体和无限大弹性板的情形。我们发现，由于弹性板与流体层的相互作用，实际振动会出现多个声表面波模态和相应的波速。

关键词：声表面波理想流体传感器弹性板流体层厚度

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以溶胶凝胶法制备压电陶瓷

以溶胶凝胶法制备压电陶瓷

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第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：李茂順陳炳輝吳朗郭興家吳金昆台湾高雄应用科技大学电子系台湾台南县南荣技术学院电机系台湾台南县远东科技大学电子系台湾台南县远东科技大学电机系

以正丙醇（propyl alcoho1）为溶剂的溶胶凝胶法,被用来制备靠近形变相界（MPB）的锆钛酸铅（Zr/Ti～53/47）压电陶瓷。当回流时间为Pb:Zr:Ti=2:1:2时,所合成的凝胶溶液呈现淡黄色的透明状、无沉淀物。以DTA/TG、XRD及TEM等方法来分析... 详细信息

以正丙醇（propyl alcoho1）为溶剂的溶胶凝胶法,被用来制备靠近形变相界（MPB）的锆钛酸铅（Zr/Ti～53/47）压电陶瓷。当回流时间为Pb:Zr:Ti=2:1:2时,所合成的凝胶溶液呈现淡黄色的透明状、无沉淀物。以DTA/TG、XRD及TEM等方法来分析锆钛酸铅的粉末质量变动、结晶相及晶域结构。结果显示,煅烧条件为900℃/4小时及烧结条件为1100℃/2小时,可得到晶粒小于1μm,无焦绿石相,具钙钛矿结构的锆钛酸铅压电陶瓷。陶瓷体的相对密度达7.9g/cm,矫顽电场为15.6kV/cm,残余极化为8.54μC/cm,径向耦合系数约为0.42。

关键词：压电陶瓷溶胶凝胶法锆钛酸铅

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双压电材料中广义位错与界面刚性线夹杂的交互作用

双压电材料中广义位错与界面刚性线夹杂的交互作用

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第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：周志东赵社戌匡震邦上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系

本文研究了双压电材料中广义位错与分布于界面的刚性线夹杂的相互作用问题,其中刚性线夹杂分别为绝缘体和导电体。基于线性压电理论的Stroh框架,此相应的混合边值问题,可化为常见的Hilbert问题。求解Hilbert问题,得到存在界面刚性线与... 详细信息

本文研究了双压电材料中广义位错与分布于界面的刚性线夹杂的相互作用问题,其中刚性线夹杂分别为绝缘体和导电体。基于线性压电理论的Stroh框架,此相应的混合边值问题,可化为常见的Hilbert问题。求解Hilbert问题,得到存在界面刚性线与位错时,压电体内所有场变量的显式表达。结果显示,对于一般的双压电材料,在界面刚性线夹杂端部,广义应力和广义应变都具有奇异性和振荡性,而对于特殊的材料组合,这种振荡性会消失。结果进一步显示,广义位错的存在将引起界面刚性线夹杂的刚体转动,而且刚性线夹杂的刚体转动与材料、位错位置和外加载荷相关。本文还给出了由于界面和刚性线夹杂的存在而作用在位错上的广义Peach-Koehler镜像力。对均匀压电材料这一特殊情况,本文给出了数值算例,讨论了位错对刚性线夹杂端部场强度因子的干涉和它们之间的相互作用。本文的结果也可以作为求解界面刚性线夹杂与微裂纹交互作用的Green函数,并可作为边界元方法的核函数。

关键词：压电材料刚性线夹杂位错场强度因子 Hilbert问题

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节式压电梁的电阻抗模拟和实验研究

节式压电梁的电阻抗模拟和实验研究

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第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：匡友弟王卓李国清陈传尧华中科技大学土木工程与力学学院

在结构控制和结构损伤检测等方面,集成在结构中的压电单元的电阻抗信息有着重要的应用。本文研究含一对分布式压电激励器的节式梁的电阻抗。两层压电片在电路中并联,使弹性梁产生弯曲振动。根据电系统和机械系统间的类比关系,整个梁中... 详细信息

在结构控制和结构损伤检测等方面,集成在结构中的压电单元的电阻抗信息有着重要的应用。本文研究含一对分布式压电激励器的节式梁的电阻抗。两层压电片在电路中并联,使弹性梁产生弯曲振动。根据电系统和机械系统间的类比关系,整个梁中的压电节和弹性节的动态特性分别用一个5×5和4×4的等效电阻抗矩阵表示,并给出相应的阻抗方程。考虑节间的连续条件以及智能梁的力电边界条件,求解线性阻抗方程,得到系统的电阻抗。实验测试含一对压电片的两端自由梁的电阻抗,并与理论计算值比较,两者符合较好(见下图);在2800Hz内,从两者中提取的系统谐振频率误差不大于1.62%。对压电单元的相关参数研究表明:系统电阻抗与压电片的弹性常数和压电常数绝对值的变化趋势一致,与介电常数的变化趋势相反。压电常数和介电常数对系统频率无明显的影响。

关键词：梁压电电阻抗

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声电转换材料的研究进展

声电转换材料的研究进展

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第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：梁盛德李全禄张晴马晴齐满达陕西师范大学应用声学研究所咸阳师范学院物理系

声电转换材料,作为一种重要的可实现力(声)—电相互转换的功能材料,在机械、电子、航天、航空、医疗等领域有着广泛的应用。本文简要地叙述了目前国内外应用于声电转换方面的两类材料—压电与压磁声电转换材料的研究进展。就常用的压电... 详细信息

声电转换材料,作为一种重要的可实现力(声)—电相互转换的功能材料,在机械、电子、航天、航空、医疗等领域有着广泛的应用。本文简要地叙述了目前国内外应用于声电转换方面的两类材料—压电与压磁声电转换材料的研究进展。就常用的压电和压磁材料的结构、性能及应用作了初步分析和归类比较。最后指出了当前声电转换材料研究开发的过程中应注意的问题,并对今后研究开发的方向,提出了一些建议。作者认为:发展高效的,环境协调性强的声电转换材料,已成为一项紧迫且具有重大现实意义的课题。一方面,在某些重要领域,压电和压磁材料将长期共存且相互不可代替,另一方面,研制多功能声电转换材,将成为材料工程领域内的一个重要的发展趋势。

关键词：压电性压磁性声电转换材料应用

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单基多电极石英晶体谐振器的频率-温度特性研究

单基多电极石英晶体谐振器的频率-温度特性研究

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第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：崔媛媛田文杰鄂然宁永怀北京市北京信息工程学院传感器技术研究中心 100101

大气环境条件下测试分析了一种新型单基多电极石英谐振器的频率-温度特性，验证了其频率-温度特性与已有的单基单电极谐振器的频率-温度特性基本一致，曲线为一三次曲线。在相同激励及环境条件下，在同一基片上设置多对电极时，各对电... 详细信息

大气环境条件下测试分析了一种新型单基多电极石英谐振器的频率-温度特性，验证了其频率-温度特性与已有的单基单电极谐振器的频率-温度特性基本一致，曲线为一三次曲线。在相同激励及环境条件下，在同一基片上设置多对电极时，各对电极构成的谐振器的频率-温度特性基本相同。根据这种相似特点，将同一基片上不同电极对应的谐振器的振动频率进行差频补偿，可有效地抑制温度对谐振器振动频率的影响。这种差频补偿方法为石英谐振器相关特性的进一步开发利用提供依据。

关键词：多电极石英谐振器频率特性温度特性差频补偿

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压电圆柱层状结构中的SH波传播

压电圆柱层状结构中的SH波传播

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第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：金小英杜建科王骥宁波大学材料与力学

基于线性压电弹性理论,分析具有初始应力的压电圆柱层状结构中的SH波传播特性。通过变换,使耦合波的控制方程简化为贝塞尔方程和拉普拉斯方程,利用位移、剪应力、电势和电位移在压电层与基体的界面上连续条件以及压电层表面的电学开路... 详细信息

基于线性压电弹性理论,分析具有初始应力的压电圆柱层状结构中的SH波传播特性。通过变换,使耦合波的控制方程简化为贝塞尔方程和拉普拉斯方程,利用位移、剪应力、电势和电位移在压电层与基体的界面上连续条件以及压电层表面的电学开路和电学短路边界条件,研究了压电覆盖层中初始应力对SH波的影响。针对覆盖层为压电陶瓷材料PZT-5H,基体为Al金属,给出了随初应力变化的频散曲线,群速度曲线,机电耦合系数曲线,将初始应力对相速度和机电耦合系数等力学性能的影响作了详细地讨论。我们发现,初始应力对压电层状结构中SH波的传播有很大的影响。随着初应力幅值的增加,波速减少;随着初应力的增加,群速度减少;初应力绝对值<109Pa前,随着初应力的增加,机电耦合系数增加不明显,当初应力增加到109Pa以后,机电耦合系数增加显著;机电耦合系数随波数的增加而增加。由于机电耦合系数是衡量声表面波器件的主要标志之一,因而当制作高机电耦合系数性能的声表面波器件时,可以通过选择施加恰当的预压应力来达到预期效果。结果显示,压电层厚度与基体层厚度的比值对SH波的波速也有重要影响。波速随着压电厚度与基体层厚度比值增大而减小。

关键词： SH波压电圆柱层状结构频散曲线机电耦合

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压电喷流泵初步研究

压电喷流泵初步研究

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第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：程光明李欣欣曾平方科杨志刚吉林大学机械科学与工程学院

压电驱动机构是利用压电元件进行能量转换的新型驱动装置,因为压电材料具有单位体积转换能量高,不需要传动机构,反应速度快,可控性好等优点,作为驱动机构在微小型机械、精密机械的应用研究成为目前的研究热点。喷水推进是一种特殊的船... 详细信息

压电驱动机构是利用压电元件进行能量转换的新型驱动装置,因为压电材料具有单位体积转换能量高,不需要传动机构,反应速度快,可控性好等优点,作为驱动机构在微小型机械、精密机械的应用研究成为目前的研究热点。喷水推进是一种特殊的船舶推进方式,它是利用推进泵喷出水流的反作用力产生推力,推动船舶前进。因为喷水推进方式具有推进效率高、附体阻力小、抗空泡性强、操纵性好、运行噪声低、变工况范围广和利于环保等特点,近年来喷水推进研究工作也得到人们的关注。本文在分析了目前压电流体驱动技术和喷水推进技术的研究现状的基础上,并结合海洋生物乌贼快速运动的特点,提出利用压电元件为动力源,制作压电喷流(水)泵,模仿乌贼快速运动的形式,探讨新型压电驱动式喷流推进装置的作用机理与关键技术,为压电驱动系统在喷水推进技术方面的应用和开发新式微小型喷水推进装置提供新的依据。

关键词：压电泵压电元件压电驱动喷流推进喷水推进初步研究

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集成式石英晶体谐振器的力-频特性及稳定性

集成式石英晶体谐振器的力-频特性及稳定性

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第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会

作者：田文杰宁永怀崔媛媛鄂然北京信息工程学院传感器技术研究中心

利用有限元分析并根据晶体振动的限波理论,将多对电极集成在同一晶体基片上,构成集成式石英晶体谐振器。利用对径加力的方法研究了这种集成式结构中处于不同位置的电极对应的谐振器的力-频特性及不同位置的谐振器之间以差频形式输出时的... 详细信息

利用有限元分析并根据晶体振动的限波理论,将多对电极集成在同一晶体基片上,构成集成式石英晶体谐振器。利用对径加力的方法研究了这种集成式结构中处于不同位置的电极对应的谐振器的力-频特性及不同位置的谐振器之间以差频形式输出时的力-频特性。同时利用晶体频稳测试仪对这种结构的谐振器的振动状态的稳定性进行了测试和分析。实验结果表明,同一晶体基片上不同位置的谐振器的力-频特性各不相同,对应的力-频转换系数的差异最大可达6倍。用集成电路驱动谐振器工作时,振动频率稳定度都可达到10的量级。

关键词：集成式石英谐振器力-频特性差频输出频率稳定性

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