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文档简介
电路的切变机电耦合系数
1
2电路的切变机电耦合系数设有压电常数d15
0的x切割的晶片,电极面与x轴垂直,若此晶片只受到切应力T5以及电场强度E1的作用。在此情况下选T、E为自变量,第一类压电方程组为:
3再代入到(4-37)式,即得薄圆片的机电耦合系数为:
4式中kp称为平面机电耦合系数,
=-sE12/sE11称为泊松比,可见平面机电耦合系数kp>k31。应该注意,因为导出(4-45)式时曾用到sE11=sE22,d31=d32等对称性关系,所以(4-45)式规定的平面机电耦合系数适用范围为:属于四方晶系中的4、4mm点群,三方晶系中的3、3m点群,六方晶系中的6、6mm点群等晶体以及压电陶瓷。
5kp
的数值举例钛酸钡晶体的kp值:
=-sE12/sE11=2.35
10-12/8.08
10-12=0.292k31=0.317故得:kp=0.529
6PZT-4压电陶瓷的kp值:
=4.05
10-12/12.3
10-12=0.33k31=0.327故:kp=0.562
7钛酸钡陶瓷的kp值
=2.7
10-12/9.1
10-12=0.296k31=0.212故有:kp=0.358
8图4-20厚度振动压电振子示意图
9晶片内能为:
10代入到(4-37)式,即得晶片的机电耦合系数为:
11对于四方晶系、三方晶系和六方晶系中的晶体,具有d15
0的压电晶体以及压电陶瓷(z轴为极化轴)都存在sE55=sE44,故(4-46)式可改写为
12对于四方晶系、三方晶系和六方晶系中的大多数晶体以及压电陶瓷,除了sE55=sE44外,还存在d14=d15关系。于是可得到切变机电耦合系数k14为:
13可见切变机电耦合系数k15和k14与d15成正比,与sE55
T11平方跟成反比。k15和k14的数值举例,钛酸钡晶体:d15=392
10-12
库仑/牛顿sE55=18.4
10-12
米2/牛顿
T11=2920
8.85
10-12
法拉/米故得k15=k14=0.568
14小结一般情况下的四类压电方程组,矩阵形式和分量形式,参量之间的
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