聲板波激發(fā)特性與液體傳感研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文聲板波激發(fā)特性與液體傳感研究姓名：陳智軍申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：精密儀器及機(jī)械指導(dǎo)教師：施文康20071201l ：海交通人學(xué)博} ：學(xué)位論文2 ．建立了自由空間的聲板波分析模型。首次采用部分波理論和表面有效介電常數(shù)方法來同時研究聲表面波和聲板波的激發(fā)特性并進(jìn)行了對比分析。本文從能量泄漏、傳播模態(tài)、頻散特性、激發(fā)效率、振動位移與電勢等五個方面研究了自由空間中三種聲板波模式的激發(fā)特性，為各模式聲板波各種模態(tài)的預(yù)測、

2、獲取和控制提供了普遍適用的理論工具。并且，采用部分波理論和表面有效介電常數(shù)方法來同時研究壓電基片上聲表面波和聲板波的激發(fā)特性并進(jìn)行了對比分析，解決了關(guān)于叉指換能器在何種條件下激發(fā)出聲表面波或聲板波、兩種聲波各自的激發(fā)特性以及它們之間的相應(yīng)關(guān)系等問題。3 ．建立了負(fù)載液體的聲板波分析模型。首次推導(dǎo)并證明了N a v i e r - S t o k e s 方程與C h r i s t o f f e l 方程在建立負(fù)載粘性液體的聲板波模型

3、時的一致性。對于壓電基片的其中一個界面沉積叉指換能器并與空氣接觸，而另一個界面負(fù)載半無限液體的結(jié)構(gòu)形式，本文根據(jù)層狀介質(zhì)的聲波傳播理論，把液體分為非粘性液體和粘性液體，建立了負(fù)載液體的聲板波分析模型。該模型具有通用性，適用于非粘性液體、粘性液體、不導(dǎo)電液體及導(dǎo)電液體。同時，推導(dǎo)并證明了N a v i e r - S t o k e s 方程與C h r i s t o f f e l 方程在建立負(fù)載粘性液體的聲板波模型時的一致性，具有殊

4、途同歸的效果。4 ．建立了漏板波的二維分析模型。首次采用“表面有效介電常數(shù)粗搜“ 加上“邊界條件系數(shù)行列式細(xì)搜”的方法來同時分析傳播速度和衰減因子。本文研究了負(fù)載液體的聲板波能量泄漏，總結(jié)了引起能量泄漏的原因，由此在聲場分量表達(dá)式中引入衰減因子，建立了漏板波的二維分析模型，能夠為漏板波的實際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。并且，針對二維模型，結(jié)合表面有效介電常數(shù)方法的直觀性和邊界條件系數(shù)行列式方法的精確性，采用“表面有效介電常數(shù)粗搜“加上“邊界條件系

5、數(shù)行列式細(xì)搜”的方法來獲得漏板波的傳播速度與衰減因子，能夠同時加快計算速度與提高計算精度。5 ．首次對Q A O 模態(tài)與舢模態(tài)進(jìn)行了對比研究，證明了Q A O 模態(tài)是常規(guī)A P M和L a m b 波在負(fù)載液體時產(chǎn)生的一種新模態(tài)。Q A o 模態(tài)的傳播速度小于液體聲速，負(fù)載非粘性液體時不存在傳播衰減，因此在聲板波研究領(lǐng)域受到了相關(guān)學(xué)者的極大青睞。然而，由于Q A O 模態(tài)與知模態(tài)的相似性，迄今為止，大部分文獻(xiàn)認(rèn)為Q A o 模態(tài)就是&a