超声谐振谱定征压电材料全矩阵参数中的模式识别研究

发布时间：2023-08-06 07:35

　　压电材料作为一种重要的功能材料,在众多领域都有以压电材料作为核心材料设计的器件的应用,而设计压电器件的前提是需要对压电材料的各项指标都有准确的测量。通过测量样品的超声谐振谱可以获得样品的谐振频率,从而反演出材料常数,但这个过程需要对谐振峰进行准确识别。而超声谐振谱根据测量的频率范围,其谐振峰数量从几十个到几百个不等。如何准确识别出超声谐振谱中重要的谐振峰的谐振模式,从而反演出准确的弹性常数是本文关注的主要问题。本文测量并研究了各向同性陶瓷(未极化的PZT8陶瓷)和各向异性压电单晶的超声谐振谱,实现了对超声谐振谱重要谐振模式的准确识别,从而实现对压电材料参数的正确反演。通过给定的材料常数,用拉格朗日量的变分法可以计算材料的谐振频率。研究了基函数阶数对计算精度的影响,同时根据晶体的对称性,对谐振模式进行了分类,为模式识别奠定基础。对于未极化的PZT8陶瓷,研究了两个独立的弹性常数对各个谐振频率的影响,寻找对弹性常数变化敏感的谐振模式用以反演计算。对于[011]c方向极化的PZN-5.5%PT单晶,研究了弹性常数,压电常数和介电常数对各个谐振频率的影响,寻找对这些材料常数变化敏感的谐振模式用...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 压电材料全矩阵参数测量研究现状
        1.2.1 IEEE标准测量全矩阵参数的研究现状
        1.2.2 脉冲超声回波-共振法测量全矩阵参数的研究现状
        1.2.3 拟合阻抗谱法测量全矩阵参数的研究现状
        1.2.4 超声谐振谱法测量全矩阵参数的研究现状
    1.3 超声谐振谱研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 超声谐振谱法测量全矩阵参数原理
    2.1 引言
    2.2 弹性理论简介
    2.3 超声谐振谱法原理
        2.3.1 拉格朗日量变分法求解谐振频率
        2.3.2 基函数选择
        2.3.3 谐振模式分类
        2.3.4 Levenberg-Marquardt法反演材料常数
        2.3.5 超声谐振谱法试验和计算流程
    2.4 本章小结
第3章 各向同性陶瓷弹性常数反演中的模式识别
    3.1 引言
    3.2 RUS样品准备
    3.3 RUS谱数据获取与处理
    3.4 弹性常数反演
    3.5 模式识别
    3.6 本章小结
第4章 PZN-PT全矩阵参数反演中的模式识别
    4.1 引言
    4.2 RUS样品准备
    4.3 样品基本参数和RUS谱数据获取
        4.3.1 样品基本参数
        4.3.2 超声谐振谱的测量
    4.4 模式识别
    4.5 全矩阵参数反演
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3839329