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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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