叉指換能器（Interdigital Transducer,IDT）可通過壓電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)電聲轉(zhuǎn)換,最早應(yīng)用于聲表面波（Surface Acoustic Wave）器件中。近年來,IDT由于工作頻率可以設(shè)計(jì)、成本低、頻帶可調(diào)、損耗低等特點(diǎn)逐步應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（Structural Health Monitoring,SHM）系統(tǒng)中。其中,最常見的就是形成超聲Lamb波IDT,能夠快速實(shí)現(xiàn)大范圍檢測,并且在板狀結(jié)構(gòu)的損傷檢測中得到實(shí)際應(yīng)用。目前最常見的應(yīng)用于特定頻率板結(jié)構(gòu)損傷檢測的是矩形IDT,其叉指間距決定了IDT的頻率特性。當(dāng)應(yīng)用于不同被測結(jié)構(gòu)時(shí)需要重新設(shè)計(jì)不同幾何尺寸的矩形IDT,且只能發(fā)射和接收特定頻率的有效信號,因此,改善現(xiàn)有矩形IDT的性能對于結(jié)構(gòu)損傷檢測至關(guān)重要。本文針對現(xiàn)有矩形IDT的帶寬窄的不足,提出研究寬頻帶梯形叉指換能器（Trapezoidal Interdigital Transducer,TIDT）,采用有限元分析方法對TIDT的尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),并對設(shè)計(jì)的TIDT進(jìn)行性能測試,研究了TIDT用于結(jié)構(gòu)損傷檢測初步應(yīng)用。本文主要研究內(nèi)容分為以下四個(gè)部分:（1）... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

IDT工作原理

1 212 22 1122u uS dx x + 2 1 2 3 E + 0 E + 0 E式寫成更簡潔的矩形形式為：11 22 3122 22 31133 33223 15313 1512 22000 00 00 02 0 0S d dS d dES dES dES dS d 中，壓電基片沿1x ,2x ,3x 方向的質(zhì)點(diǎn)位移分量分別表示為1u ,2u, , 方向的場分量分別為1E ,2E ,3E ，質(zhì)點(diǎn)的彈性應(yīng)變量 S ,22S ,33S ,23S ,13S ,12S 。由式（2.2）和式（2.3）可知，外加電場（在發(fā)沿 、2x 、3x 三個(gè)方向的質(zhì)點(diǎn)位移和應(yīng)變。

如圖 2.4 所示。圖2.4（b）表示對于無限長的 IDT，其表面電勢s 是連續(xù)的，并且呈現(xiàn)周期性的近似正弦分布，而圖 2.4（c）表示表面電荷密度s 和表面電場切向分量1E 均在叉指電極邊緣處變化劇烈，而在電極間變化幾乎可以忽略不計(jì)，則s 、1E 為零，則其具有近似離散分布的特點(diǎn)。對于有限長的 IDT，在電極邊端其靜電場量會逐漸衰減，因此也破壞了 IDT 場源分布的周期性，如圖 2.4 中虛線所示，這類現(xiàn)象稱作邊端效應(yīng)[52]。圖 2.4 在直流電壓 Vt下均勻 IDT 在壓電介質(zhì)表面的靜電空間分布圖Fig.2.4 Static space distr

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3348471