陀螺效應(yīng)對(duì)壓電層狀結(jié)構(gòu)聲表面波傳播的影響.pdf

1、聲表面波是英國(guó)物理學(xué)家瑞利在19世紀(jì)80年代研究地震過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一種能量集中于地表傳播的聲波,后來(lái)隨著各國(guó)科學(xué)家對(duì)聲表面波產(chǎn)生越來(lái)越大感興趣并且深入研究,特別是懷特等人發(fā)明的叉指換能器能夠激勵(lì)聲波,使得聲表面波的研究和發(fā)展大大地向前邁進(jìn)了一步。隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝和壓電薄膜技術(shù)的發(fā)展,它能對(duì)聲表面波陀螺的制備提供技術(shù)支持。壓電層狀結(jié)構(gòu)中具有明顯的力電耦合特性和良好的穩(wěn)定性,即在制備、信號(hào)提取、封裝等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),因此

2、有必要對(duì)層狀結(jié)構(gòu)中旋轉(zhuǎn)對(duì)波速的影響做系統(tǒng)地研究。
　　本文研究了旋轉(zhuǎn)對(duì)含硅基底和壓電覆蓋層的層狀結(jié)構(gòu)中聲表面波傳播特性的影響。基于彈性動(dòng)力學(xué)基本理論,建立了層狀結(jié)構(gòu)中的力、電耦合控制方程;利用波函數(shù)試探解實(shí)現(xiàn)控制方程變量分離;得到了電學(xué)開(kāi)路和電學(xué)短路條件下含旋轉(zhuǎn)角速度的頻散方程。研究結(jié)果表明,旋轉(zhuǎn)角速度對(duì)聲表面波的相速度有明顯的影響,相速度變化量與角速度大小基本上呈線(xiàn)性關(guān)系,角速度還會(huì)影響到壓電層狀結(jié)構(gòu)中聲表面波的機(jī)電耦合系數(shù),在

3、頻厚積趨于1附近時(shí)機(jī)電耦合系數(shù)達(dá)到峰值。研究結(jié)果對(duì)于提高聲表面波器件的機(jī)電耦合性能有所幫助。
　　考慮初應(yīng)力場(chǎng)對(duì)聲表面波陀螺儀精確性和敏感性的影響,本文建立了含有初應(yīng)力的壓電層狀結(jié)構(gòu)的場(chǎng)控制方程,利用邊界條件、連續(xù)條件及衰減條件進(jìn)行求解,用材料二氧化硅和PZT-5H作了數(shù)值解,得到了初應(yīng)力對(duì)陀螺效應(yīng)和相速度關(guān)系的影響,結(jié)果表明初應(yīng)力場(chǎng)對(duì)聲表面波陀螺儀精確性和敏感性的影響比較明顯。
　　所得結(jié)論對(duì)于聲表面波陀螺儀的設(shè)計(jì)研制提供