阵列式横向场激励压电体声波器件的高频振动分析

发布时间：2020-05-08 23:01

【摘要】：石英晶体微天平(QCM)一直是生物化学传感器研究的一个重点领域。随着传感器高精度、微型化、同时测量等发展趋势,石英晶体微天平阵列(MQCM)应运而生。长久以来,QCM的激励方式都是厚度场激励,是一种纯质量效应的传感器。此类传感器对小分子量生物化学物质的检测灵敏度不高,且无法感知被测物的电学特性。而基于横向场激励的传感器的电特性灵敏度高,且更容易阵列化和微型化,在生物传感器领域有巨大的应用前景。本文以阵列式横向场激励压电体声波器件作为研究对象,利用Mindlin一阶板理论和三维有限元方法,对其进行高频振动分析,主要研究内容包括:通过自由振动分析分别得出电极区和非电极区的色散关系,进而求出频谱关系,以此来确定晶体板的尺寸;对双谐振元的横向场激励阵列器件进行受迫振动分析,得到动态电容图,对图中谐振峰进行模态耦合分析,从而确定符合能陷特性的谐振频率;理论分析谐振元各参数,如电极质量比R、电极宽度b、单对电极间距d对器件能陷特性和振动位移影响,以及LFE-B谐振元各参数,如LFE-B电极质量比_2R、LFE-B电极宽度_2b和LFE-B电极间距d_2对LFE-A振动特性的影响;最后,分别用有限元方法和理论方法研究了器件各参数,如两单元电极宽度_1b和_2b、两单元单对电极间距_1d和d_2对LFE-A频率位移和频率干涉的影响,并对比验证结果。本文的研究意义在于:初次给出了阵列式横向场激励的石英晶体器件的理论研究方法,可以为横向场激励阵列器件的优化设计提供了理论指导。
【图文】：

石英晶体板示意图

单对电极横向场激励石英晶体谐振器结构示意图
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212;TN65

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本文编号：2655178