磁场调控压电/磁致伸缩复合振子机电共振频率研究

发布时间：2024-05-13 01:38

　　压电换能器通常采用固定机电共振频率的设计方法,但是在换能器长期使用过程中,由于受到温度等环境因素的影响,换能器机电共振频率往往会发生改变,使换能器的机电共振频率远离设计的工作频率,从而影响换能器的输出效率。并且,当要求不同的工作频率时,须重新设计新的换能器。本文提出一种利用磁场调控压电振子机电共振频率的方法,该方法基于磁电复合材料的磁-力-电耦合效应,将压电振子与磁致伸缩材料构成磁电复合材料,在单一直流磁场作用下,由于磁电耦合作用,使压电体的机电共振频率发生变化,实现压电振子谐振频率的磁场调控,为可控频率的压电换能器提供新的研究思路。本文基于磁致伸缩材料的△E效应,利用磁电复合材料的有效弹性模量随磁场变化,使其机电共振频率发生偏移的思想。采用弹性力学的方法,利用磁致伸缩和压电体的本构方程,数值计算压电体电容(介电常数)与磁场、频率的函数关系,并以此模拟机电共振频率随磁场的变化关系。磁电复合材料是将压电材料和磁致伸缩材料以某种方式复合,在磁致伸缩和压电效应共同作用下,利用界面将磁致伸缩产生的应力传递给压电体,实现磁电性能的乘积耦合。目前磁电耦合的结构研究中,以层状的磁电复合材料居多,层状...

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１多铁性材料中的磁电稱合ｗ??ｐ－４一

．－；??图１．１多铁性材料中的磁电稱合ｗ??图１．１给出了多铁性材料ｐ－４］两种铁性体的共存和一些序参量与外场的变化??关系，从图中可Ｗ看到多铁性材料在外磁场或外电场中会出现极化或磁化的现??象，并且在外电场的极化作用下会有应力和应变的产生。由于多铁性材料存在这??种性质，所Ｗ....

图１．２?ＬＬ模式??

（２）?Ｔ－Ｌ模式：磁化方向与磁电复合材料厚度方向（横向）平行，极化方向??与磁电复合材料长度方向（纵向）平行；??图１．３?Ｔ－Ｌ模式??（３）?Ｔ－Ｔ模式：磁化方向与磁电复合材料的厚度方向（横向）平行，极化方??向与磁电材料厚度方向（横向）平行；??３??

图１．３?Ｔ－Ｌ模式??

ａ）?ＬＬ模式；磁化方向与磁电复合材料长度方向（纵向）平行，极化方向??与磁电复合材料长度方向（纵向）平行；??图１．２?ＬＬ模式??（２）?Ｔ－Ｌ模式：磁化方向与磁电复合材料厚度方向（横向）平行，极化方向??与磁电复合材料长度方向（纵向）平行；??图１．３?Ｔ－Ｌ模式??（３）....

图１．４?Ｔ－Ｔ模式??

向与磁电复合材料的厚度方向（横向）平行；??ｉｉ—ｇａｆｅＣＴ．?Ｍ。厶＾＾＾＊＊＾＊＊＾??图１．５?ＬＴ模式??１９７２年Ｖａｎ?Ｓｕｃｈｅｔｅｌｅｎｅ为了区别单相材料和复合材料的磁电感应，在复合材??料的磁电效应中引入了乘积效应【１４］。乘积效应可Ｗ用公式如下表示：??磁电....

本文编号：3972187