表面梁的非線性變形效應對石英諧振器頻率漂移的影響.pdf

1、石英諧振器(Quartz crystal resonator,QCR)因其力電耦合特征而被廣泛用于提供頻率標準和執(zhí)行頻率功能，當其表面出現(xiàn)外加物質(zhì)或結構時，通過測量復合QCR系統(tǒng)的諧振頻率或?qū)Ъ{譜的變化可以檢測附加物質(zhì)或結構的材料性能和結構尺寸。若表面附加梁形結構的彎曲剛度較弱，它們在隨QCR振動過程中會出現(xiàn)明顯的彎曲變形。這種表面微梁彎曲振動的非線性效應會對系統(tǒng)諧振頻率產(chǎn)生重要的影響。因此，本文開展了復合QCR系統(tǒng)中表面梁形結構的非線

2、性效應分析。
　　本文首先建立了考慮表面附加微梁非線性彎曲變形效應的振動控制方程，然后對控制方程采用攝動分析，推導出復合系統(tǒng)的頻率漂移方程，由此開展了一系列研究，取得如下研究成果：
　　1、研究了等截面微梁陣列以一階及二階振型振動時的非線性效應對復合系統(tǒng)頻率漂移的影響，結果表明，頻率漂移隨彈性模量（跨高比）出現(xiàn)周期性的變化特征，且在每兩個周期之間產(chǎn)生跳躍點，當考慮微梁非線性效應后，頻率漂移隨彈性模量（跨高比）變化曲線會發(fā)生一

3、定右（左）移，這是因為非線性效應會導致微梁在軸向的投影有所縮短，并且二階情形比一階情形的非線性效應更明顯。
　　2、研究了錐形微梁陣列以一階振型振動時的非線性效應對復合QCR系統(tǒng)頻率漂移的影響，結果發(fā)現(xiàn)，非線性效應使得QCR頻率漂移上的跳躍點發(fā)生一定程度偏移。
　　3、研究了表面結構為圓臺形微梁陣列時，其在一階振動模態(tài)下，微梁的非線性變形效應對復合QCR系統(tǒng)頻率漂移的影響規(guī)律。同樣地，非線性效應的引入使得表面結構的等效剛度增