压电陶瓷振子中的损耗及其对振子特性的影响

分析了压电材料中的损耗现象,并用复数表示有损压电振子的各种参数。文章从压电振子的阻抗（或导纳）方程出发,详细分析了纵效应振动及横效应振动模式振子的谐振（或反谐振）频率、频率偏移量与损耗大小、机电耦合系数大小的关系。     

初应力对FBAR厚度剪切模态谐振特性的影响

研究了含初应力压电薄膜体声波谐振器（FBAR）厚度剪切振动的谐振特性。利用含初应力压电材料的压电弹性基本方程,推导出理想FBAR在正弦激励电压作用下的振动方程。然后根据边界条件,求出问题的解, 得到了串联和并联谐振频率,并讨论了初应力对谐振频率、带宽和有效机电耦合系数的影响。给出了具体的数值算例,所得结果对于提高和改善FBAR的性能有参考意义。     

基于1-3压电复合材料的透镜式聚焦换能器设计

为了抑制压电陶瓷透镜式聚焦换能器振动的多模耦合现象,提高换能器电声转换效率,采用1-3压电复合材料,设计了一种新型的透镜式聚焦换能器;首先计算并仿真了1-3压电复合材料的厚度谐振频率ft和厚度机电耦合系数kt,理论和仿真结果分别相差2.947％和0.933％;接着对换能器做振动分析,结果表明,在换能器谐振频率ft处,声透镜中心径向振幅仅为厚度振幅的7.9％,径向振动得到有效抑制,这有助于提高换能器电声转换效率.     

压电性能计算机测试系统

研究了一种压电振子电学性能自动测试系统，系统通过对压电振子频率-阻抗关系的测量得到压电振子的谐振频率、品质因数和机电耦合系数等电学参数。阻抗测量采用矢量电压法，其中包括自动平衡电桥测量阻抗、10kHz-5MHz频率合成、相敏鉴波和双斜A／D转换等技术。系统可对压电振子的电学参数进行快速自动测量，测试精度达到国标要求，性价比高。     

压电陶瓷圆片振子的多模耦合振动

本文利用解析方法研究了压电陶瓷圆片振子的复合模式耦合振动，分析了振子的平面径向振动与厚度振动模式之间的相互关系，从理论上导出了决定振子复合模式振动的频率方程。本文的结果与现有理论计算方法的结果基本一致。实验表明，与一维传统理论的结果相比，本文结果与实测值更加接近。     

通讯用宽带陶瓷滤波器

压电陶瓷滤波器是通讯设备的重要元件之一。陶瓷滤波器的带宽受压电材料机电耦合系数限制，相对带宽一般小于６％。采用锑锰锆钛酸铅压电陶瓷材料，厚度振动模式振子和差接桥型电路的宽带陶瓷滤波器，其通带宽度可达１５％。     

压电陶瓷薄圆片振子的厚度剪切振动

本文研究了切向极化压电陶瓷薄圆片的厚度剪切振动，即扭转振动。利用压电方程及运动方程，推出了振子的机电等效电路，得出了振子扭转振动的输入电阻抗，并推出了其共振及反共振频率方程。由于振子的扭转振动与其截面形状有关，因此，本文提出了振子的截面扭转系数的概念，并给出了实心及空心圆盘的截面扭转系数。本文理论对于扭转振动换能器设计理论的研究，以及压电陶瓷振子振动模式的系列研究具有一定的指导意义。     

1-3-2压电复合材料机电理论分析和频率仿真

该文研究了1-3-2压电复合材料的厚度振动谐振频率与尺寸的关系。应用压电学和弹性动力学理论建立了机电等效图,对1-3-2压电复合材料的厚度振动模态进行了机电理论分析,并对其谐振频率进行了计算。利用有限元仿真软件分析了在厚度振动模态下,1-3-2压电复合材料谐振频率、反谐振频率与尺寸变化的关系。结果表明,纵向尺寸比变大时,频率曲线呈下降趋势;横向尺寸比变大时,频率曲线呈上升趋势;横纵尺寸比变大时,频率曲线呈缓慢下降趋势;基底厚度变大时,频率曲线呈先减小后增大趋势。4种情况中,纵向尺寸比对于整体的谐振和反谐振频率影响最显著。     

低频窄带压电陶瓷滤波器材料的研究

采用传统的压电陶瓷制备方法,研究锆钛比(r(Zr/Ti)、掺杂、烧成工艺对低频窄带Pb(Zn1/3Nb2/3)x(Sn1/3Nb2/3)yTiAZrBO3四元系压电陶瓷性能的影响,并研究压电振子的杂波抑制方法。结果表明,r(Zr/Ti)为0.71,w(MnO2)=0.5%时,材料的性能达到最佳:机械品质因数Qm=2 600,机电耦合系数k15=0.43,频率温度系数τf=29×10-6/℃;倒去振子两对角的棱角,可以有效地抑制低频厚度切变振动模式的杂波。     

一种改进型1-3-2压电复合材料的研究

高质量的压电换能器需要具备较高的机电耦合系数和灵敏度。该文在传统型1-3-2压电复合材料的基础上提出了一种改进型1-3-2压电材料,提高了压电换能器的机电耦合系数和换能器的接收灵敏度。通过有限元仿真分析了不同间距对改进型1-3-2压电材料敏感元件的谐振频率、反谐振频率及机电耦合系数的影响,并与传统1-3-2型压电复合材料进行了对比。结果表明,与传统型1-3-2压电复合材料相比,在相同间距条件下,改进型压电材料的机电耦合系数约大0.03。制做的3种不同间距改进型压电材料表明,间距为1 mm的改进型压电材料的机电耦合系数较大,约为0.68。     

电磁式冲击波发生器的研究

设计并制作了一种电磁式冲击波发生器,该发生器包括激励源和换能器两部分。分析了激励源及换能器的工作原理;对换能器振动系统的基频频率进行测量,依据周边嵌定振动板的基频与各次泛频的关系得到换能器振动系统的各次泛频;换能器在较高频率振动时,还应具有足够的电声转换效率和较高的输出功率,采用得到的振动系统的各次泛频作为机电耦合的匹配频率来满足这一要求。检测结果表明,设计制作的电磁式冲击波发生器达到预期设计要求。     

压电陶瓷三叠片复合换能器弯曲振动特性研究

采用瑞利法对固定边界条件下,三叠片圆盘弯振换能器进行理论研究,推导其谐振频率及有效机电耦合系数,通过数值计算分析换能器谐振频率及有效机电耦合系数随换能器各尺寸参数的变化规律,并与有限元模拟结果比较,结果表明,换能器结构参数对谐振频率和有效机电耦合系数有很大影响,有效机电耦合系数在其他尺寸已定的情况下随着金属片厚度、陶瓷片厚度和半径变化时,都有一个最大值,这为三叠片弯曲振动换能器的设计和进一步广泛应用提供理论支持。     

石英谐振器不同谐振频率的力敏特性研究

圆形晶片厚度切变石英谐振器是常用的力敏谐振器。它有固定的设计谐波次数和谐振频率。文章介绍了以设计频率为三次谐波、５ＭＨｚ的ＡＴ－切型谐振器为力敏元件的力传感器在不同电路中分别振动在基频、３次谐波、５次谐波和７次谐波四个谐振频率，并对其力敏特性进行了实验研究。分析了用提高谐振频率的方法提高力灵敏度的可行性和局限性。根据石英谐振器振动在不同谐振频率时力灵敏度的温度特性，找到了温度变化时由力灵敏度温度系数造成的测量误差的消除方法，分析比较了这种方法和选取特定施力方位角消除上述误差的方法之间的差别和适用范围，并找到了在一定温度范围内可同时测量力（压力）和温度的石英传感器的设计原理。     

实现AT切石英晶体振荡器微处理器温度补偿的新方法

本文介绍实现AT切石英晶体振荡器微处理器温度补偿的新方法——双频温度自测法.AT切石英谐振器各泛音次数的频率温度曲线不同,利用基频与3次泛音除一阶温度系数不同外其他各阶温度系数相等的特性,基频的3倍频与3次泛音频率的差频输出与温度近似成线性关系.同时激励并测量基频和3次泛音频率,经过微处理器计算差频实现谐振器温度自测并进行晶体振荡器的微处理器温度补偿.与使用分立温度传感器相比,消除了测温元件与石英谐振器温度时间常数不同以及温度场梯度造成的测温误差,提高了测温和补偿精度.     

压电双晶片动态机电耦合特性分析

基于压电双晶片本构方程，采用机电耦合系数的一种新的“更为合理的定义方法，分析了动态情况下悬臂梁式双晶片执行器或换能器的机电耦合特性，仿真了分析了机电耦合特性与器件材料，几何尺寸以及信号频率之间的关系，结果表明，机电耦合系数随双晶片几何尺寸及信号频率起伏变化，起伏幅度随信号频率的增大而减小，随双晶片长度厚度比的增大而减小。     

夹心式压电超声复频换能器的研究

对具有多个共振频率的纵向振动夹心式压电超声换能器进行了研究，该换能器由多组压电陶瓷片及金属棒组成。在一维纵向振动理论及等效电路的基础上，推出了夹心复频超声换能器的共振频率方程，设计并制作了一些复频换能器，并对换能器的共振频率、有效机耦系数和等效电阻抗等参数进行了测试。     

高灵敏高分辨钛宝石激光光声光谱仪--光学长程+声学共振

分析了影响光声信号大小的多种因素,特别是光声池的大小对光声信号的影响。使用适当尺寸的圆柱形光声池并使其工作在一阶径向共振状态,结合光学长程技术,显著提高了光声信号的信噪比。用钛宝石激光器作光源,光声光谱仪的探测灵敏度达８．５×１０－ ９ ｃｍ － １（１ｖ１ 信噪比）,并测出砷烷分子振动量子数为６的高分辨泛频谱。     

薄膜体声波谐振器电极效应研究

运用传输线路法推导了薄膜体声波谐振器(Thin Film Bulk Acoustic Resonator,FBAR)的输入阻抗公式.利用输入阻抗公式,研究了不同材料FBAR构成中电极材料和厚度对FBAR有效机电耦合系数的影响,FBAR最大有效机电耦合系数优化理论.由结论可知,FBAR的有效机电耦合系数随电极的厚度和密度变化明显,在低密度电极材料时,电极厚度增大明显降低了FBAR的有效机电耦合系数;同时,在电极厚度较厚时,电极密度越大越有利于获取高的有效机电耦合系数.所得结论,可应用于FBAR设计与优化中.     

Bao—Tio2—Sio2玻璃陶瓷的介电压电和热电性

用在温度梯度场中析晶的方法制备了BaO—TiO_2—SiO_2系统的极性玻璃陶瓷。研究了它们的介电常数,热电系数,厚度伸缩振动机电耦合系数及其温度依赖性。研究表明,这些陶瓷可望成为一类重要的压电和热电材料。