壓電薄層導(dǎo)波聲學(xué)特性的測(cè)試?yán)碚撆c方法.pdf

1、壓電材料已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中發(fā)揮重大作用，而隨著電子產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和納米技術(shù)的快速成長(zhǎng)，壓電材料的使用向著更小、更薄的方向前進(jìn)。目前，用壓電薄層或壓電薄膜制成的傳感器、諧振器和濾波器等器件已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模實(shí)用。當(dāng)壓電材料的尺寸縮小時(shí)，與體塊材料不同，其聲學(xué)性質(zhì)會(huì)受邊界條件影響而產(chǎn)生許多有趣的變化。目前，還沒(méi)有一種表征壓電薄層甚至是壓電薄膜聲學(xué)特性的行之有效的途徑和方法。本論文以P5H壓電陶瓷薄層為研究對(duì)象，對(duì)其聲學(xué)性質(zhì)進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)

2、上的初步研究，為進(jìn)一步研究壓電薄膜材料聲學(xué)性質(zhì)打下一定的基礎(chǔ)；另外，對(duì)以P5H壓電陶瓷薄層制成聲導(dǎo)波器件具有一定的指導(dǎo)意義。
　　本論文首先通過(guò)介電測(cè)量、超聲測(cè)量和共振測(cè)量得到P5H壓電陶瓷的介電常數(shù)、彈性剛度常數(shù)和壓電常數(shù)。由于壓電陶瓷的高對(duì)稱性，介電測(cè)量可只測(cè)量1方向和3方向的自由介電常數(shù)和夾持介電常數(shù)，超聲測(cè)量中分別測(cè)量1方向和3方向縱波和剪切波的聲速，然后對(duì)31k、33k和tk進(jìn)行共振測(cè)量，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)后可確定所需參數(shù)，為后面

3、理論計(jì)算做準(zhǔn)備。
　　然后利用部分波法推導(dǎo)P5H壓電陶瓷薄層蘭姆波和水平剪切波的頻率色散方程，編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序求解方程得到蘭姆波和水平剪切波的頻率色散曲線。發(fā)現(xiàn)蘭姆波頻率色散曲線中，同種的高階蘭姆波模式在頻率色散曲線圖中的變化趨勢(shì)會(huì)發(fā)生交換；水平剪切波的頻率色散曲線都是從一個(gè)截止頻率開(kāi)始，相速度隨著頻率的增加而不斷減小，直到接近體剪切波聲速 syv。
　　最后是用中心頻率為1 MHz、2.25 MHz和10 MHz浸入式換能器