聲板波激發(fā)特性與液體傳感研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文聲板波激發(fā)特性與液體傳感研究姓名：陳智軍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：精密儀器及機(jī)械指導(dǎo)教師：施文康20071201l ：海交通人學(xué)博} ：學(xué)位論文2 ．建立了自由空間的聲板波分析模型。首次采用部分波理論和表面有效介電常數(shù)方法來(lái)同時(shí)研究聲表面波和聲板波的激發(fā)特性并進(jìn)行了對(duì)比分析。本文從能量泄漏、傳播模態(tài)、頻散特性、激發(fā)效率、振動(dòng)位移與電勢(shì)等五個(gè)方面研究了自由空間中三種聲板波模式的激發(fā)特性，為各模式聲板波各種模態(tài)的預(yù)測(cè)、

2、獲取和控制提供了普遍適用的理論工具。并且，采用部分波理論和表面有效介電常數(shù)方法來(lái)同時(shí)研究壓電基片上聲表面波和聲板波的激發(fā)特性并進(jìn)行了對(duì)比分析，解決了關(guān)于叉指換能器在何種條件下激發(fā)出聲表面波或聲板波、兩種聲波各自的激發(fā)特性以及它們之間的相應(yīng)關(guān)系等問(wèn)題。3 ．建立了負(fù)載液體的聲板波分析模型。首次推導(dǎo)并證明了N a v i e r - S t o k e s 方程與C h r i s t o f f e l 方程在建立負(fù)載粘性液體的聲板波模型

3、時(shí)的一致性。對(duì)于壓電基片的其中一個(gè)界面沉積叉指換能器并與空氣接觸，而另一個(gè)界面負(fù)載半無(wú)限液體的結(jié)構(gòu)形式，本文根據(jù)層狀介質(zhì)的聲波傳播理論，把液體分為非粘性液體和粘性液體，建立了負(fù)載液體的聲板波分析模型。該模型具有通用性，適用于非粘性液體、粘性液體、不導(dǎo)電液體及導(dǎo)電液體。同時(shí)，推導(dǎo)并證明了N a v i e r - S t o k e s 方程與C h r i s t o f f e l 方程在建立負(fù)載粘性液體的聲板波模型時(shí)的一致性，具有殊

4、途同歸的效果。4 ．建立了漏板波的二維分析模型。首次采用“表面有效介電常數(shù)粗搜“ 加上“邊界條件系數(shù)行列式細(xì)搜”的方法來(lái)同時(shí)分析傳播速度和衰減因子。本文研究了負(fù)載液體的聲板波能量泄漏，總結(jié)了引起能量泄漏的原因，由此在聲場(chǎng)分量表達(dá)式中引入衰減因子，建立了漏板波的二維分析模型，能夠?yàn)槁┌宀ǖ膶?shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。并且，針對(duì)二維模型，結(jié)合表面有效介電常數(shù)方法的直觀性和邊界條件系數(shù)行列式方法的精確性，采用“表面有效介電常數(shù)粗搜“加上“邊界條件系

5、數(shù)行列式細(xì)搜”的方法來(lái)獲得漏板波的傳播速度與衰減因子，能夠同時(shí)加快計(jì)算速度與提高計(jì)算精度。5 ．首次對(duì)Q A O 模態(tài)與舢模態(tài)進(jìn)行了對(duì)比研究，證明了Q A O 模態(tài)是常規(guī)A P M和L a m b 波在負(fù)載液體時(shí)產(chǎn)生的一種新模態(tài)。Q A o 模態(tài)的傳播速度小于液體聲速，負(fù)載非粘性液體時(shí)不存在傳播衰減，因此在聲板波研究領(lǐng)域受到了相關(guān)學(xué)者的極大青睞。然而，由于Q A O 模態(tài)與知模態(tài)的相似性，迄今為止，大部分文獻(xiàn)認(rèn)為Q A o 模態(tài)就是&a