多電極集成式石英力敏諧振器集群敏感機理研究
發(fā)布時間：2021-10-23 10:51
石英諧振器在力作用下具有顯著的力敏效應,可以作為傳感器的敏感元件,應用于現(xiàn)代數(shù)字式測控領域。但由于溫度變化等因素引起的頻率漂移,以及石英晶體諧振器力靈敏度偏低,使這類諧振器在力（或應力）檢測控制領域的應用受到限制。為了進一步提高石英諧振器的力頻敏感特性、拓寬石英諧振器的應用領域,本文打破傳統(tǒng)石英晶片上單對電極構成的諧振器的設計方法,提出并設計了一種新型的多電極集成式石英力敏諧振器集群。根據(jù)壓電晶體理論及石英各向異性特點,在研究石英壓電特性、振動特性、彈性波傳播特性、電極質量效應、晶片內的應力分布等與諧振器諧振頻率關系的基礎上,對同一石英基片上的諧振器集群的力頻敏感機理、頻率穩(wěn)定性、溫度頻率特性以及應用探索等方面進行了研究,對后期的應用開發(fā)奠定了基礎。首先,根據(jù)晶體振動的能陷理論,推導了石英晶體厚度剪切振動能量的近似分布方程,得到了能量分布曲線,為同一圓形晶片上設計多個獨立諧振器集群并消除相鄰諧振器的諧振頻率互鎖效應提供了設計依據(jù);其次,通過有限元分析（FEA）方法構建了石英晶體諧振器集群的三維有限元分析模型,對石英晶體諧振器集群的能陷效應和寄生振動干擾進行直觀的分析,以此指導諧振器集群...
【文章來源】：北京郵電大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：142 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１所示的三維直角坐標系中，ｘ軸稱為石英晶體的電軸，因為在沿??
?（ｂ）人造石英??圖Ｍ石英晶體外形??在圖１－１所示的三維直角坐標系中，ｘ軸稱為石英晶體的電軸，因為在沿??ｘ軸方向施加作用力時，在ｘ面上產(chǎn)生顯著的壓電效應。ｙ軸稱為機械軸，沿??ｙ方向施加作用力時，只產(chǎn)生形變，不產(chǎn)生壓電效應。ｚ軸稱為石英晶體的光??軸，光線沿ｚ軸通過晶體時不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，沿ｚ軸施加作用力時也不產(chǎn)生??壓電效應。石英晶體的壓電效應具有方向性，因此需要選取一定的切割方向制??造石英諧振器，通常把這些特殊的方向稱為不同的切型。常用的的切型有ＡＴ、??ＳＣ和ＳＴ等。如圖１－２所示，在ｘｚ平面繞ｘ軸旋轉角度０后的平面內切割稱為??一次旋轉切型，即旋轉Ｙ切（如ＡＴ切ｅ＝?３５．２５°）；在一次旋轉后的平面又繞ｆ??旋轉角度ｃｐ所到達的平面內切割稱為二次旋轉切型（如ＳＣ切ｅ＝３３．８８°
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]圓盤式石英諧振器集群力頻傳感特性分析[J]. 陳福彬,田文杰,高錦春,葛毅. 中國慣性技術學報. 2018(04)
[2]石英撓性加速度計溫度補償算法[J]. 陳福彬,張科備. 中國慣性技術學報. 2016(01)
[3]Analysis of thickness-shear and thickness-twist modes of AT-cut quartz acoustic wave resonator and filter[J]. Zinan ZHAO,Zhenghua QIAN,Bin WANG,Jiashi YANG. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2015(12)
[4]基于FPGA的高精度硅微諧振加速度計數(shù)據(jù)采集與參數(shù)補償系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 王巖,張玲,邢朝洋,曾青林. 中國慣性技術學報. 2015(03)
[5]石英振梁加速度計諧振器的結構設計[J]. 馮麗爽,王文璞,周震,楊功流. 中國慣性技術學報. 2013(01)
[6]新穎等精度數(shù)字頻率計設計[J]. 戈亮,楊柳濤. 上海船舶運輸科學研究所學報. 2009(01)
[7]硅微諧振式加速度計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計[J]. 朱欣華,姜智能,裘安萍,蘇巖,施芹. 中國慣性技術學報. 2009(01)
[8]同基共模抑制石英晶體諧振器研究[J]. 田文杰,李躍宏,霍靜,田雙,田強. 儀器儀表學報. 2008(08)
[9]石英晶振加力方位角的ANSYS分析與實驗檢驗[J]. 寧永懷,田文杰. 壓電與聲光. 2007(05)
[10]壓電石英加速度傳感器穩(wěn)定性研究[J]. 劉玲玲,田文杰,張福學. 壓電與聲光. 2007(01)
博士論文
[1]石英晶體諧振器的振動模態(tài)分析及環(huán)境電磁場影響研究[D]. 李輝.西南交通大學 2013
本文編號：3453055
【文章來源】：北京郵電大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：142 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１所示的三維直角坐標系中，ｘ軸稱為石英晶體的電軸，因為在沿??
?（ｂ）人造石英??圖Ｍ石英晶體外形??在圖１－１所示的三維直角坐標系中，ｘ軸稱為石英晶體的電軸，因為在沿??ｘ軸方向施加作用力時，在ｘ面上產(chǎn)生顯著的壓電效應。ｙ軸稱為機械軸，沿??ｙ方向施加作用力時，只產(chǎn)生形變，不產(chǎn)生壓電效應。ｚ軸稱為石英晶體的光??軸，光線沿ｚ軸通過晶體時不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，沿ｚ軸施加作用力時也不產(chǎn)生??壓電效應。石英晶體的壓電效應具有方向性，因此需要選取一定的切割方向制??造石英諧振器，通常把這些特殊的方向稱為不同的切型。常用的的切型有ＡＴ、??ＳＣ和ＳＴ等。如圖１－２所示，在ｘｚ平面繞ｘ軸旋轉角度０后的平面內切割稱為??一次旋轉切型，即旋轉Ｙ切（如ＡＴ切ｅ＝?３５．２５°）；在一次旋轉后的平面又繞ｆ??旋轉角度ｃｐ所到達的平面內切割稱為二次旋轉切型（如ＳＣ切ｅ＝３３．８８°
?（ｂ）人造石英??圖Ｍ石英晶體外形??在圖１－１所示的三維直角坐標系中，ｘ軸稱為石英晶體的電軸，因為在沿??ｘ軸方向施加作用力時，在ｘ面上產(chǎn)生顯著的壓電效應。ｙ軸稱為機械軸，沿??ｙ方向施加作用力時，只產(chǎn)生形變，不產(chǎn)生壓電效應。ｚ軸稱為石英晶體的光??軸，光線沿ｚ軸通過晶體時不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，沿ｚ軸施加作用力時也不產(chǎn)生??壓電效應。石英晶體的壓電效應具有方向性，因此需要選取一定的切割方向制??造石英諧振器，通常把這些特殊的方向稱為不同的切型。常用的的切型有ＡＴ、??ＳＣ和ＳＴ等。如圖１－２所示，在ｘｚ平面繞ｘ軸旋轉角度０后的平面內切割稱為??一次旋轉切型，即旋轉Ｙ切（如ＡＴ切ｅ＝?３５．２５°）；在一次旋轉后的平面又繞ｆ??旋轉角度ｃｐ所到達的平面內切割稱為二次旋轉切型（如ＳＣ切ｅ＝３３．８８°
【參考文獻】：
期刊論文
[1]圓盤式石英諧振器集群力頻傳感特性分析[J]. 陳福彬,田文杰,高錦春,葛毅. 中國慣性技術學報. 2018(04)
[2]石英撓性加速度計溫度補償算法[J]. 陳福彬,張科備. 中國慣性技術學報. 2016(01)
[3]Analysis of thickness-shear and thickness-twist modes of AT-cut quartz acoustic wave resonator and filter[J]. Zinan ZHAO,Zhenghua QIAN,Bin WANG,Jiashi YANG. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2015(12)
[4]基于FPGA的高精度硅微諧振加速度計數(shù)據(jù)采集與參數(shù)補償系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 王巖,張玲,邢朝洋,曾青林. 中國慣性技術學報. 2015(03)
[5]石英振梁加速度計諧振器的結構設計[J]. 馮麗爽,王文璞,周震,楊功流. 中國慣性技術學報. 2013(01)
[6]新穎等精度數(shù)字頻率計設計[J]. 戈亮,楊柳濤. 上海船舶運輸科學研究所學報. 2009(01)
[7]硅微諧振式加速度計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計[J]. 朱欣華,姜智能,裘安萍,蘇巖,施芹. 中國慣性技術學報. 2009(01)
[8]同基共模抑制石英晶體諧振器研究[J]. 田文杰,李躍宏,霍靜,田雙,田強. 儀器儀表學報. 2008(08)
[9]石英晶振加力方位角的ANSYS分析與實驗檢驗[J]. 寧永懷,田文杰. 壓電與聲光. 2007(05)
[10]壓電石英加速度傳感器穩(wěn)定性研究[J]. 劉玲玲,田文杰,張福學. 壓電與聲光. 2007(01)
博士論文
[1]石英晶體諧振器的振動模態(tài)分析及環(huán)境電磁場影響研究[D]. 李輝.西南交通大學 2013
本文編號：3453055
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教材專著
