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文档简介
电路的薄长条片的机电耦合系数
2电路的薄长条片的机电耦合系数
设为z切割晶片,如图4-17所示,若晶片受到沿x方向的应力T1与沿z方向的电场强度E3
的作用,其它T2、T3、T4、T5、T6、E1、E2皆等于零,在此情况下,晶片的内能表示式为:
3图4-17薄长条片压电晶片示意图
4选T、S为自变量,则晶体的第一类压电方程组为,
5式中:sE11T12/2为晶片的弹性能密度U弹;
T33E32/2为晶片的介电能密度U介;d31E3T1/2为与压电效应有关的相互作用能密度U互。将上式代入(4-39)式得到晶片的内能表示式为:
6将这些结果代入到(4-37)式即得晶片的机电耦合系数k为:即:与元件的形状有关!
7式中机电耦合系数k31的前一个下标代表电场的方向是沿z轴方向,后一个下足标代表晶片是x方向的伸缩振动。从(4-40)式可以看出长条晶片的机电耦合系数k31与压电常数d31成正比;与短路弹性柔顺常数sE11和自由介电常数
T33的乘积的平方根成反比。
8k31的数值举例钛酸钡晶片:d31=-34.5
10-12
库仑/牛顿sE11=8.05
10-12米2/牛顿
T33=168
8.85
10-12法拉/米故有:k31=0.317
9k31的数值举例PZT-4压电陶瓷d31=-123
10-12库仑/牛顿sE11=12.3
10-12米2/牛顿
T33=1300
8.85
10-12法拉/米故有:k31=0.327
10钛酸钡陶瓷d31=-78
10-12库仑/牛顿sE11=9.1
10-12米2/牛顿
T33=1700
8.85
10-12法拉/米故有:k31=0.212计算时已将d31中的负号省去
11细长杆的机电耦合系数设细长杆的长度方向与z轴平行,电极面与z轴垂直。若杆只受到沿z轴方向的应力T3以及电场E3的作用,在此情况下,杆的内能表示
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