陀螺效應對壓電層狀結構聲表面波傳播的影響.pdf

1、聲表面波是英國物理學家瑞利在19世紀80年代研究地震過程中發(fā)現(xiàn)的一種能量集中于地表傳播的聲波,后來隨著各國科學家對聲表面波產(chǎn)生越來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聲波,使得聲表面波的研究和發(fā)展大大地向前邁進了一步。隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)工藝和壓電薄膜技術的發(fā)展,它能對聲表面波陀螺的制備提供技術支持。壓電層狀結構中具有明顯的力電耦合特性和良好的穩(wěn)定性,即在制備、信號提取、封裝等方面具有無可比擬的優(yōu)勢,因此

2、有必要對層狀結構中旋轉對波速的影響做系統(tǒng)地研究。
　　本文研究了旋轉對含硅基底和壓電覆蓋層的層狀結構中聲表面波傳播特性的影響?；趶椥詣恿W基本理論,建立了層狀結構中的力、電耦合控制方程;利用波函數(shù)試探解實現(xiàn)控制方程變量分離;得到了電學開路和電學短路條件下含旋轉角速度的頻散方程。研究結果表明,旋轉角速度對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性關系,角速度還會影響到壓電層狀結構中聲表面波的機電耦合系數(shù),在

3、頻厚積趨于1附近時機電耦合系數(shù)達到峰值。研究結果對于提高聲表面波器件的機電耦合性能有所幫助。
　　考慮初應力場對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力的壓電層狀結構的場控制方程,利用邊界條件、連續(xù)條件及衰減條件進行求解,用材料二氧化硅和PZT-5H作了數(shù)值解,得到了初應力對陀螺效應和相速度關系的影響,結果表明初應力場對聲表面波陀螺儀精確性和敏感性的影響比較明顯。
　　所得結論對于聲表面波陀螺儀的設計研制提供