压电陶瓷振子的谐振频率温度稳定性分析

本文由压电陶瓷中铁电畴极化取向的程度以及绝热条件下的压电方程组出发,推导出压电陶瓷振子谐振频率温度系数T_kf以晶格热膨胀系数、剩余极化强度等为变量的表达式。用“纯”Pb(Zr_xTi_1-x)O₃(锆钛酸铅)的实验数据代入表达式计算,得到准同型相界附近组成的T_kf对Zr/Ti的关系曲线,与实验结果较好地符合。由本文的结论,成功地解释了极化工艺及热处理工艺对T_kf的影响,并讨论了改善压电陶瓷的频率温度稳定性的可能途径。     

压电陶质钛酸钡矩形薄板轮廓模耦合振动的研究

引言 一定形状和大小的压电元件,有它特定的若干个不同的振动模,这些模往往不独立,而是彼此发生耦合的,这使振动特性变得相当复杂。为了探索耦合振动的机理,我们研究了压电陶质钛酸钡矩形薄板轮廓模耦合振动的特性。对于这个问题,Hayashi和田中哲郎等人曾作过研究,但他们的理论只能分析耦合共振频率,而不能分析耦合反共振频率和耦合导纳的频率响应特性。为此,在他们的工作基础上我们提出了一个新的等效电路,它不但可以分析耦合共振频率,而且可以分析耦合反共振频率和耦合导纳的频率响应特性。     

重复频率脉冲大气放电中氮气的振动温度

氮气分子的振动自由度在大气放电低温等离子体中会被高度激发。从振动能级的简谐振子模型和Boltzmann分布近似出发,研究重复频率脉冲放电中振动温度的变化行为。结果表明,决定重频条件下振动温度的主要过程是电子碰撞振动激发和振动-平动弛豫,而在振动能级高度激发的情形下其与氧原子的化学反应也会产生影响。对于振动激发过程,通过跃迁反比相似率推导出的特征弛豫时间与动理学模型符合较好。在振动-平动弛豫中占主导贡献的为干燥大气中的氧原子或潮湿大气中的水分子。当氧原子数密度为1014 cm-3时,若初始振动温度在5000 K,在化学反应过程中振动能量的特征弛豫时间在0.1~1 s量级。     

重复频率脉冲大气放电中氮气的振动温度

氮气分子的振动自由度在大气放电低温等离子体中会被高度激发。从振动能级的简谐振子模型和Boltzmann分布近似出发,研究重复频率脉冲放电中振动温度的变化行为。结果表明,决定重频条件下振动温度的主要过程是电子碰撞振动激发和振动-平动弛豫,而在振动能级高度激发的情形下其与氧原子的化学反应也会产生影响。对于振动激发过程,通过跃迁反比相似率推导出的特征弛豫时间与动理学模型符合较好。在振动-平动弛豫中占主导贡献的为干燥大气中的氧原子或潮湿大气中的水分子。当氧原子数密度为1014 cm-3时,若初始振动温度在5000 K,在化学反应过程中振动能量的特征弛豫时间在0.1~1 s量级。     

利用劳埃镜干涉测量压电陶瓷的压电系数

利用劳埃镜干涉测量了压电陶瓷的横向压电系数d31,将平面反射镜安装在压电陶瓷的一端,当压电陶瓷在外加横向电场的作用下产生微米量级的纵向形变时,劳埃镜干涉条纹间距将发生相应的变化,从而放大了压电陶瓷的微小形变.通过相机采集干涉条纹的位置与条纹间距的相关信息,并运用Matlab程序对其进行分析,得到压电陶瓷在不同驱动电压下对应的形变量,计算出该材料的压电系数.     

可调频率压电换能器原理

最近,我们曾研究电负载对压电振动系统振动特性的影响^[1,2]。随着电负载的连续变化,通过压电效应,压电振动系统的谐振频率也连续地改变。由此引伸,可以实现可调频率压电换能器,本文将对其原理进行研讨。
我们将对压电夹心换能器进行这种调节频率的理论分析,并对一种纵向加电场,纵向振动的夹心换能器进行实验比较。理论与实验结果一致表明,用有效耦合系数K_eff来衡量,该换能器可以在一个半倍频程的范围内有效地工作。
这里提出的可调频率压电换能器,由于是改变电负载,通过压电耦合来实现换能器的频率调节的,因此它还具有方便、连续和瞬时可调的特点。     

单壁BC_3纳米管拉曼活性模振动频率的家庭模式

本文对单壁BC3纳米管的振动模式进行了对称性分析,利用对称性适配力常数模型计算了直径在0.7~2.5 nm范围单壁BC3纳米管布里渊区Γ点的声子频率。发现当n+m等于常数时,拉曼活性振动模表现出明显的家庭模式。     

KTP单晶的晶格振动特点

测量了性能优良的非线性光学材料KTP单晶的Raman谱,并从群论、晶格动力学理论和配位场理论对其特点进行了详细的讨论。     

多肽和蛋白质酰胺-I带振动频率图的温度依赖性

利用高温分子动力学模拟和红外光谱实验手段,研究了一个基于分子力学力场的酰胺-I带振动频率图的温度依赖性. 结果表明,基于298 K所建立的频率图可以应用上至500 K的分子动力学轨迹,所模拟的红外光谱能够很好地重复88 oC时的实验光谱. 另外还模拟了两个含有天然和非天然氨基酸残基的三肽分子的红外光谱,与实验结果相比得到了较好的符合. 结果表明,所建立的频率图能够用于获得多肽体系在不同温度下的酰胺-I带局域模振动频率及其分布,有助于深入认识多肽的热去折叠物种的红外光谱特征.     

晶体材料电光系数和压电系数的同时测量

利用双面金属包覆波导结构激发的高阶导模是导波层折射率的灵敏函数这一特性提出了一种测量非线性材料电光系数和压电系数的新方法.该方法利用反射率曲线在不同电压下的移动参量可以直接计算出被测样品的电光系数和压电系数.理论与实验研究表明,该方法具有结构紧凑、插入损耗小、整个装置无运动部件、可靠性能高等诸多优点.预计这一研究在应用压电效应和电光效应制备光电子器件的诸多领域中有极其广泛的应用前景.     

晶体材料电光系数和压电系数的同时测量

利用双面金属包覆波导结构激发的高阶导模是导波层折射率的灵敏函数这一特性提出了一种测量非线性材料电光系数和压电系数的新方法. 该方法利用反射率曲线在不同电压下的移动参量可以直接计算出被测样品的电光系数和压电系数. 理论与实验研究表明, 该方法具有结构紧凑、插入损耗小、整个装置无运动部件、可靠性能高等诸多优点. 预计这一研究在应用压电效应和电光效应制备光电子器件的诸多领域中有极其广泛的应用前景.     

压电陶瓷压电系数测量的一种实验改进方法

针对压电陶瓷的压电系数实验测量中仪器调节的困难,通过放置一个三面箱体辅助仪器来改善对光路的调节,同时在给压电陶瓷施加电压的电路中接入电压报警器,有效控制施加在压电陶瓷上的电压大小,以此避免压电陶瓷的疲劳受损乃至被烧坏。     

考虑损耗的压电陶瓷常用振动模的等效电路(Ⅱ)——电场平行于传播方向的几种常用振动模

压电陶瓷的电场平行于波的传播方向的三种常用振动模如图1所示.由相应的压电方程,采用与文章相似的方法可得到它们的等效图,如图2所示.由于篇幅所限推导过程和图2中各元件的表达式从略. 自由振动时的等效电路图可简化成图3.图中各元件值,对电场平行于传播方向的厚度剪切片为:     

干涉法测量晶体的压电系数

我们用一台泰曼干涉仪,以ＤＫＤＰ晶体的电光效应补偿由于晶体反压电效应听引起的光程差,提供了一种简单、迅速和高灵敏度测量晶体压电系数的方法．     

人工神经网络法预测四卤化物XY_4对称伸缩模和二重简并模的振动频率

用人工神经网络法，采用控制训练步长和两个惯性项的权重系数惯性调整法，分别用单目标和双目标的三层网络对四卤化物ＸＹ４的对称伸缩模。ｖ１和二重简并模ｖ２的振动频率进行了训练和预测，并将单双目标下预测的结果作了比较。双目标时发现［ＨｇＣｌ４］２的ｖ２振动频的计算值与实验值有很大差距，多目标优化可一定程度上避免过拟合。本文程序用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编写，用ＮＤＰ－ＦＯＲＴＲＡＮ编译程序编译运行。     

单壁碳纳米管的振动频率

将修正的分子结构力学方法(MMSMM)扩展用来分析单壁碳纳米管的动态特性. 应用MMSMM方法分析了悬臂单壁碳纳米管的振动特性，对计算得到的单壁碳纳米管振动的基频进行了讨论. 发现单壁碳纳米管振动的基频与碳管的直径和长度有关，呈现出一定的尺度依赖性，当管径很小的时候，单壁碳纳米管的振动基频可以达到GHz.并尝试用有限元方法模拟碳管的振动问题. 两种方法得到的结果表明，在常用的原子模拟方法(如分子动力学方法)解决碳纳米管振动问题遇到困难时，通过扩展修正可以简单的处理这类问题，并可以保持很好的精度.     

利用光干涉法测试并研究压电陶瓷材料的逆压电系数

在迈克尔孙干涉仪基础上制成的弱振动测试设备能够很好地完成对１０＾－６ｍ量级幅度的正弦微振动的测量。利用该套装置对压电陶瓷材料在不同频率正弦电压下的振动幅度进行了测量,求出了压电陶瓷片逆压电系数的幅频关系。     

基于压电陶瓷的激光频率调谐技术

在充分研究各种激光调谐方法优缺点的基础上,针对其调谐范围、调谐速率、调谐线性等方面存在的不足,提出一种基于压电陶瓷的激光频率调谐技术。该方法将压电陶瓷与光纤光栅激光器的布拉格光栅进行粘结,通过调整压电陶瓷的驱动电压来带动布拉格光栅的伸缩,实现波长（即频率）的调谐。同时,利用虚拟仪器中的计算机软件拟合技术,校正压电陶瓷输入电压与输出位移之间的非线性,使系统呈线性频率调谐,以提高测量精度。实验结果表明,当压电陶瓷的驱动电压变化126 V时,可实现0.8 nm（即100 GHz）的调谐范围。     

新型压电晶体──四硼酸锂单晶研制成功

四硼酸锂(Li2B4O7,缩写为LBO)单晶是80年代发现的新型非铁电压电材料.它与目前已大量生产和应用的压电晶体──石英、银酸锂、钽酸锂相比,其综合性能较为优越,因而成为一种很有前途的声表面波器件和体波器件的温度补偿型基片材料,特别适用于甚高频和超高频器件的设计和制造.由于该单晶具有熔点低、比重轻、原材料丰富、无环境污染、容易产业化等优点,因而受到国际超声电子学和工业界的高度重视.特别是日本各材料研究中心和工业界。在短短的几年中,与LBO材料和器件有关的研究报告就有20多篇,LBO提拉法生长的专利已有10余项,并从1988年开…     

新型压电单晶PMNT的生长、性能及应用

通过对PMN -PT二元体系在高温下的相结构、相稳定性以及相图的研究 ,确立了PMNT单晶的生长方法 ,用Bridgman方法生长出了大尺寸高质量的PMNT单晶 .目前制备的PMNT单晶尺寸达到40× 70mm ,晶片尺寸为2 0× 2 0× 1mm ,其主要性能为 :介电常数ε～ 5 0 0 0 ,介电损耗tanδ <0 9%,压电系数d3 3 >15 0 0pC N ,机电耦合系数k3 3～ 94%.在准同型相界附近 ,PMNT单晶的压电活性比较高 ,但其结构比较复杂 ,实际应用时应该考虑单晶的综合性能 ,生长组成略为离开相界的PMNT单晶 .在扫描电声显微镜中 ,我们将PMNT单晶用于其压电换能器 ,明显提高了电声像的分辨率 ,充分显示出PMNT在超声成像、水声换能器以及高应变驱动器中有广泛的应用前景 .