《橫向場激勵的壓電體聲波器件高頻振動研究及其套用》是馬廷鋒為項目負責人，寧波大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：橫向場激勵的壓電體聲波器件高頻振動研究及其套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬廷鋒
- 依託單位：寧波大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
和傳統的厚度場激勵體聲波器件相比，橫向場激勵體聲波器件在高靈敏壓電感測器領域具有獨特的優勢。然而，其激勵模式導致了複雜的電場和位移分布，振動分析方法的缺乏直接影響到最佳設計參數的確定，由此導致的寄生振動模態的出現和陣列器件單元間振動耦合等問題，顯著影響到器件性能的提高。本課題通過引入電場梯度效應建立橫向場激勵壓電板的高頻振動方程；在此基礎上通過研究橫向場器件的能陷效應建立抑制器件寄生振動模態的能陷結構模型，並通過探索橫向場陣列器件單元間的聲波振動耦合機制，建立能抑制單元間振動耦合的陣列結構模型，從而發展橫向場激勵體聲波器件的高頻振動分析方法；然後通過設計、製作及測試橫向場壓電感測器對理論分析方法進行實驗驗證。研究成果將為橫向場激勵器件提供可靠的振動分析方法，也可為複雜電極結構聲波器件的寄生模態抑制提供新的思路和途徑，對促進橫向場器件在高性能壓電感測器中的套用具有重要意義。
結題摘要
橫向場激勵體聲波器件在高靈敏壓電感測器領域具有獨特的優勢。然而相對於厚度場激勵模式，橫向場激勵模式具有更複雜的電場和位移分布，振動分析方法的缺乏直接影響到最佳設計參數的確定。本課題發展了橫向場激勵體聲波器件的高頻振動分析方法，通過設計、製作及測試橫向場壓電感測器對理論分析方法進行了實驗驗證。具體完成了以下工作：（1）基於Mindlin板理論，推導出了橫向場激勵壓電板的高頻振動方程。（2）通過對橫向場激勵器件的高頻振動特性分析，找到了提高橫向場器件能陷效果的方法，發現了極性反轉層技術能有效抑制橫向場器件的寄生振動模態。（3）通過建立橫向場激勵陣列器件的高頻振動分析模型，研究了橫向場陣列器件陣元間聲波振動耦合的機制，並有效抑制了陣元間的振動耦合。（4）利用石英、矽酸鎵鑭、鈮酸鋰等壓電晶體設計製作了橫向場壓電單體器件和陣列器件。然後對器件諧振特性進行了測試，驗證了能陷結構模型對抑制寄生模態、提高諧振特性的有效性。利用陣列器件構建體聲波感測器，測試陣列單元間的頻率干涉，並與理論結果進行對比，驗證了橫向場陣列器件高頻振動分析方法的有效性。研究成果為橫向場激勵器件提供了可靠的振動分析方法，也為複雜電極結構聲波器件的寄生模態抑制提供了新的思路和途徑，對促進橫向場器件在高性能壓電感測器中的套用具有重要意義。
