部分电极at切石英圆板厚度剪切振动分析及有限元仿真

《部分电极at切石英圆板厚度剪切振动分析及有限元仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TB12论文编号：102870116-S113学科分类号：080402硕士学位论文部分电极AT切石英圆板厚度剪切振动分析及有限元仿真研究生姓名赵鑫涛学科、专业测试计量技术及仪器研究方向智能传感技术及仪器指导教师钱征华教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringThickness-ShearVibrationsAnalysisandFiniteElementSimulationo

2、fPartiallyElectrodedCircularAT-CutQuartzPlateAThesisinMeasurementandTestingTechnology&InstrumentsbyZhaoXintaoAdvisedbyProf.QianZhenghuaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016南京航空航天大学硕士论文摘要石英晶体谐振器是一种提供频率标准的频率控制电子元件。随着电子设备向小型化、高频和低功率消耗方向发展，声波谐振

3、器受到越来越多的关注。石英晶体谐振器是目前应用最为广泛的声波谐振器，因此如何进一步提高石英晶体谐振器频率稳定性已成为声波器件行业研究的一个重要课题。要提高石英谐振器的频率稳定性，就需要对谐振器的工作模态以及寄生模态进行理论分析和仿真，了解石英晶体谐振器振动特性。因此本文旨在研究AT切圆板石英晶体谐振器的高频厚度剪切振动问题。对于AT切圆板石英晶体谐振器的高频厚度剪切振动问题，本文主要从两个方面入手，一是通过相关石英晶体板理论对中心带部分电极石英板模型进行求解；二是通过有限元的方法对石英晶体谐振器振动进行仿真。基于上述思路，本文的重点工作在中心带部分电极石英晶体圆板的厚度剪切振动

4、分析上。首先，文章介绍了压电弹性体的基本理论，根据Tiersten的二维理论，推导了无限大和有限大AT切石英晶体板厚度剪切的频率求解表达式。文章通过坐标转换的方法，将二维标量微分方程放在椭圆坐标系中进行分离变量，得到Mathieu方程和修正Mathieu方程，最后结合边界条件和连续性条件得到了圆板模型厚度剪切振动的谐振频率。文章还通过二维和三维有限元的方法对中心带部分电极石英晶体圆板模型进行了建模求解和模态分析，并将有限元计算得到的振动模态与理论方法的结果进行了对比分析。最后文章还从电极尺寸和质量比两个方面，考虑了电极层对石英板厚度剪切振动谐振频率和模态分布的影响。关键词：石英

5、晶体谐振器，厚度剪切振动，二维标量微分方程，有限元分析，Mathieu方程基金资助：南京航空航天大学杰出人才培育基金（编号：NE2013101）江苏省杰出青年基金项目（编号：SBK2014010134）教育部新世纪优秀人才支持计划项目(编号：NCET-12-0625）本文研究工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。I部分电极AT切石英圆板厚度剪切振动分析及有限元仿真ABSTRACTQuartzcrystalresonatorisanelectroniccomponentcontrolingfrequency.Withthefastdevelopmentofelectroni

6、cdevicetowardsminiaturization,high-frequencyandlow-powerconsumption,acousticwaveresonatorsattractmoreandmoreattentionfortime-keeping,frequencygenerationandoperation.Quartzcrystalresonatoristhemostwidelyusedacousticresonator,thereforehowtoimprovethequartzcrystalresonatorfrequencystabilityhasb

7、ecomeanimportanttopicinthefieldofacousticwavedevices.Inordertoimprovethefrequencystabilityofquartzresonator,weneedtoanalyzeandsimulatetheworkingmodeandspuriousmodesoftheresonator.Thepurposeofthispaperistostudyhighfrequencythickness-shearvibrationof