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高次谐波体声波谐振器机械品质因数的谐振谱特性

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声学学报 2020年第1期45卷 94-102页

作者：李鉴高翔程建政刘梦伟李俊红任伟汪承灏中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 武汉纺织大学武汉 430200 中国科学院大学北京100049

高次谐波体声波谐振器(High-overtone Bulk Acoustic Resonator,HBAR)是由基底、压电薄膜及上下电极所组成的器件,它具有高的品质因数Q和多模谐振频谱特性.从给出HBAR的谐振谱出发,以各层的结构(厚度)和材料特性(特性阻抗和机械衰减因子... 详细信息

高次谐波体声波谐振器(High-overtone Bulk Acoustic Resonator,HBAR)是由基底、压电薄膜及上下电极所组成的器件,它具有高的品质因数Q和多模谐振频谱特性.从给出HBAR的谐振谱出发,以各层的结构(厚度)和材料特性(特性阻抗和机械衰减因子)为参数,系统研究了机械品质因数Q_M的谐振谱特性。Q_M随基底或压电薄膜的厚度变化表现为一系列对应不同阶数的曲线。在给定频率下,Q_M随基底厚度的增加振荡上升,且最终趋于基底材料的机械品质因数,而其随压电薄膜厚度的增加呈波浪式下降。对于给定结构的HBAR,QM随频率(阶数)的增加呈波浪式下降。此外,考虑电极的厚度对Q_M的变化规律影响不大。为了获得较大的Q_M,应选择Al/AlN/Al/Sapphire或YAG结构的HBAR,且基底要较厚,压电薄膜和电极厚度要适中。

关键词：压电薄膜变化曲线基底材料机械品质因数工作频率高次谐波体声波谐振器

锆钛酸铅厚膜驱动高机械品质因数微悬臂梁的制作与性能(英文)

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硅酸盐学报 2014年第1期42卷 65-69页

作者：赵全亮李中翔何广平曹茂盛王大伟狄杰建北方工业大学机电工程学院北京100144 北京理工工大学材料科学与工程学院北京100081

采用溶胶-凝胶法与体硅微加工相结合的技术制作了2.5mm厚锆钛酸铅(Lead zirconate titanate,PZT)厚膜驱动的微悬臂梁。测试结果表明:该微悬臂梁的第一阶谐振频率约为199.63kHz,与理论计算结果非常吻合;在大气压强下测得的机械品质因数(Q... 详细信息

采用溶胶-凝胶法与体硅微加工相结合的技术制作了2.5mm厚锆钛酸铅(Lead zirconate titanate,PZT)厚膜驱动的微悬臂梁。测试结果表明:该微悬臂梁的第一阶谐振频率约为199.63kHz,与理论计算结果非常吻合;在大气压强下测得的机械品质因数(Q值)可高达799。通过能量损耗机制分析认为:该PZT厚膜比薄膜有效弹性模量更大并且具有趋向于"硬"性压电材料的性质,因此有利于微悬臂梁Q值的增强。

关键词：锆钛酸铅微悬臂梁机械品质因数厚膜

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薄长片压电振子的强场机械品质因数表征研究

应用物理 2023年第9期13卷 368-379页

作者：赵恒莉郑广斌宋李江陈赵江浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江金华

为探究利用温升和振动测量表征强电场下薄长片压电振子的机械品质因数Qm的可行性,首先对工作在横向长度伸缩振动模式的薄长片压电振子的热传导方程进行建模和有限差分求解分析,推导了压电振子自发热参数hg、边界振动速度幅值Vmax与Qm之... 详细信息

为探究利用温升和振动测量表征强电场下薄长片压电振子的机械品质因数Qm的可行性,首先对工作在横向长度伸缩振动模式的薄长片压电振子的热传导方程进行建模和有限差分求解分析,推导了压电振子自发热参数hg、边界振动速度幅值Vmax与Qm之间的关系;其次利用有限元仿真和数值求解方法,研究了不同材料参数下薄长片压电振子的振动温升分布的特性,验证了利用温升和振动测量方法表征薄长片压电振子Qm值的准确性;最后搭建了实验装置表征了PZT-4和PZT-8两种压电薄长片压电振子在不同电场下的Qm值,结果表明:不同电场强度下PZT-8压电振子的Qm值均高于PZT-4压电振子,且随着电场强度增大两种压电振子的Qm值均减小,该方法和实验结果可为大功率压电器件的设计和性能表征提供参考。

关键词：薄长片压电振子热传导应变径向振动模式机械品质因数

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基于机械品质因数的全波压电超声换能器设计

声学技术 2021年第2期40卷 286-294页

作者：胡涛刘宇傅波四川大学机械工程学院四川成都610065

针对全波压电超声换能器常规设计方法存在的尺寸参数较多、计算较复杂等问题,研究了一种利用机械品质因数设计全波压电超声换能器的方法。基于压电超声理论推导了全波压电超声换能器的频率方程,利用电学理论推导了全波压电超声换能器各... 详细信息

针对全波压电超声换能器常规设计方法存在的尺寸参数较多、计算较复杂等问题,研究了一种利用机械品质因数设计全波压电超声换能器的方法。基于压电超声理论推导了全波压电超声换能器的频率方程,利用电学理论推导了全波压电超声换能器各组成部分的等效电路,利用等效电路求取了在任意等效截面处的等效机械阻抗,进而推导出全波压电超声换能器各部分尺寸参数与其机械品质因数的关系式。利用机械品质因数及频率方程的等高线图,对全波压电超声换能器各部分尺寸进行了设计计算。利用ANSYS对该尺寸全波压电超声换能器的谐振频率进行了仿真分析,结果表明所设计的全波压电超声换能器的谐振频率具有较高的精度,满足工程应用的要求。

关键词：频率方程等效机械阻抗机械品质因数全波压电超声换能器

高机械品质因数压电陶瓷材料的研究进展及应用

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材料导报 2019年第A1期33卷 165-170页

作者：褚涛王五松王学杰张田才杨桂翟继卫贵州振华电子信息产业技术研究有限公司贵阳550018 贵州振华红云电子有限公司贵阳550018 同济大学材料科学与工程学院上海201804

本文从压电陶瓷的物理机理、机械品质因数Qm及其影响因素如晶粒尺寸、晶格常数、畴壁运动、空间电荷等方面详细阐述了高Qm压电陶瓷材料研究的理论基础,随后介绍了高Qm压电陶瓷材料的几种体系及其研究现状。指出了掺杂改性、探索新体系... 详细信息

本文从压电陶瓷的物理机理、机械品质因数Qm及其影响因素如晶粒尺寸、晶格常数、畴壁运动、空间电荷等方面详细阐述了高Qm压电陶瓷材料研究的理论基础,随后介绍了高Qm压电陶瓷材料的几种体系及其研究现状。指出了掺杂改性、探索新体系和新工艺是提高压电陶瓷材料高Qm的有效途径,并对高Qm压电陶瓷器件进行了简单介绍。

关键词：高Qm压电陶瓷晶格常数空间电荷机械品质因数

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高次谐波体声波谐振器机械品质因数的测量

应用声学 2018年第1期37卷 175-179页

作者：李鉴高翔刘梦伟程建政武汉纺织大学武汉430200 中国科学院声学研究所北京100190

高次谐波体声波谐振器(HBAR)具有高的机械品质因数(Q_M)和多模谐振谱特性,其在频率控制系统中具有重要应用。对制备的Al/Zn O/Au/Sapphire结构HBAR器件进行了Q_M的测定,从实际的测试系统出发,给出了它的等效电路,通过一系列分析处理得到... 详细信息

高次谐波体声波谐振器(HBAR)具有高的机械品质因数(Q_M)和多模谐振谱特性,其在频率控制系统中具有重要应用。对制备的Al/Zn O/Au/Sapphire结构HBAR器件进行了Q_M的测定,从实际的测试系统出发,给出了它的等效电路,通过一系列分析处理得到了Q_M随频率的变化曲线。结果表明,Q_M随频率增加逐渐减小。

关键词：高次谐波体声波谐振器机械品质因数等效电路

添加Co_2O_3对微波低介电常数陶瓷机械品质因数的影响

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硅酸盐学报 2003年第12期31卷 1175-1178,1183页

作者：林曼红吴霞宛李玲霞余昊明天津大学电子信息工程学院先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室天津300072

研究了添加不同质量分数的Co2O3对Mg2TiO4-Mg2SiO4基微波低介瓷料微观结构及介电性能的影响,通过XRD,SEM分析,发现Co2O3在瓷料中起助溶作用,有效降低了瓷料的烧结温度,使瓷体致密化,同时降低了损耗即提高了机械品质因数Q。加入的Co2O3... 详细信息

研究了添加不同质量分数的Co2O3对Mg2TiO4-Mg2SiO4基微波低介瓷料微观结构及介电性能的影响,通过XRD,SEM分析,发现Co2O3在瓷料中起助溶作用,有效降低了瓷料的烧结温度,使瓷体致密化,同时降低了损耗即提高了机械品质因数Q。加入的Co2O3分解生成的Co2+置换主晶相Mg2TiO4中的Mg2+形成了固溶体(Mg,Co)2TiO4。当添加质量分数为2.4％的Co2O3时获得介电性能较好的瓷料。

关键词：正钛酸镁镁橄榄石三氧化二钴微波介电常数机械品质因数

高机械品质因数磁电回旋器件的功率转换效率研究

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高机械品质因数磁电回旋器件的功率转换效率研究

作者：朱威威郑州轻工业大学

学位级别：硕士

理想磁电回旋器因兼具无源、线性和无损耗等突出优点,能够实现I-V/V-I的直接转换并伴随着感性/容性网络的非互易转换,可以取代雷达通信转换器、循环器以及隔离器等器件中的关键模块有利于器件的高频信号转换以及微小化发展。尽管在以往... 详细信息

理想磁电回旋器因兼具无源、线性和无损耗等突出优点,能够实现I-V/V-I的直接转换并伴随着感性/容性网络的非互易转换,可以取代雷达通信转换器、循环器以及隔离器等器件中的关键模块有利于器件的高频信号转换以及微小化发展。尽管在以往的报道中关于磁电回旋器的研究在实验以及理论对其功率转换效率方面取得了重要突破。然而,报道的磁电回旋器研究选用的磁致伸缩材料与压电材料的有效机械品质因数Q值偏低而制约磁电回旋器功率转换效率进一步提升。针对这一问题,提出并设计一种由铁镍基恒弹性合金(Ni-Fe-Cr,Q=1082)和压电材料(PZT8,Q=1200)层合的2-2型磁电回旋器,通过提高其有效品质因数,实现了高效功率转换效率。所设计的“三明治”结构Ni-Fe-Cr/PZT8/Ni-Fe-Cr的双端口四线制磁电回旋器中,这两种高Q值材料工作在谐振时产生高效的动态磁-机-电转换(194V/(cm Oe))得益于其较高的有效品质因数(Q=1080)。因此,这种方法能够有效地减小磁-机-电转换过程中的能量损耗,提高了磁电回旋器的功率转换效率。本文通过搭建自动测试系统完成对样品的动态磁-机特性、低频/谐振磁电响应以及功率传输特性的表征,本文设计的磁电回旋器件在较低的输入功率密度(3.31μW/cm)时,实现了88.5%的功率转换效率。相关研究的进展和突破,不仅加速了紧凑型、无源、非互易性功能化磁电固体器件的实现,而且在信号传输、阻抗匹配以及功率传输等方面有潜在应用。

关键词：磁电复合结构机械品质因数磁电回旋器功率转换效率

同方学位论文库评论

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石英玻璃机械品质因数的研究现状与展望

导航与控制 2020年第6期19卷 13-20页

作者：张晓强宋学富孙元成杜秀蓉聂兰舰祖成奎中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100024 无机非金属材料国防科技重点实验室北京100024

机械品质因数是石英玻璃关键的力学性能指标之一,反映了材料在振动过程中机械能量损耗的大小,直接影响着器件或系统的灵敏度和精度。对国内外石英玻璃机械品质因数的研究现状进行了综述,从计算、检测、影响因素和处理工艺等方面进行了... 详细信息

机械品质因数是石英玻璃关键的力学性能指标之一,反映了材料在振动过程中机械能量损耗的大小,直接影响着器件或系统的灵敏度和精度。对国内外石英玻璃机械品质因数的研究现状进行了综述,从计算、检测、影响因素和处理工艺等方面进行了介绍与分析,阐述了石英玻璃机械品质因数的特性,并对其未来研究方向做出了展望。

关键词：石英玻璃机械品质因数机械能量损耗表面损耗本征损耗