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压电材料全矩阵材料常数超声谐振谱反演技术中的变温模式识别.docx


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变温模式识别在压电材料全矩阵材料常数超声谐振谱反演技术中的应用
摘要:
压电材料是一类具有压电效应的功能性材料,其在许多领域中具有广泛应用。压电材料的性能与其材料常数密切相关,因此研究和掌握材料常数具有重要意义。超声谐振谱反演技术是一种可用于测定材料常数的非破坏性测试方法,但由于温度的影响,常导致测定结果的误差。本文提出了变温模式识别方法,通过对超声谐振谱的数据进行分析,可以消除温度对谐振频率的影响,从而实现精确的材料常数测试。
关键词:压电材料,材料常数,超声谐振谱,变温模式识别,误差
引言:
压电材料是一类具有压电效应的功能性材料,被广泛应用于传感器、致动器、声波滤波器等领域。压电材料的性能与其材料常数密切相关,包括弹性常数、压电应力常数、介电常数等,因此研究和掌握材料常数具有重要意义。超声谐振谱反演技术是一种可用于测定材料常数的非破坏性测试方法,其基本原理是利用谐振频率与材料特性之间的关系进行推导和计算。然而,由于受到温度的影响,超声谐振频率常常会发生变化,导致测定结果的误差。因此,研究如何消除温度对谐振频率的影响,是提高超声谐振谱反演技术精度的关键问题。
变温模式识别方法:
变温模式识别方法是一种通过对超声谐振谱数据进行分析,消除温度对谐振频率的影响的方法。其基本思想是通过收集不同温度下材料的谐振频率数据,建立温度与谐振频率之间的函数关系。当进行材料常数的测试时,通过测量材料的谐振频率,并根据建立的函数关系,将测得的谐振频率除以对应的温度下的谐振频率,从而消除了温度的影响。
实验设计:
为了验证变温模式识别方法的有效性,我们设计了以下实验。选择一种压电材料作为研究对象,测量了不同温度下的谐振频率。利用这些数据,建立了温度与谐振频率之间的函数关系。然后,收集了一组未知温度下的谐振频率数据,并利用建立的函数关系,消除了温度的影响。最后,与已知的材料常数进行对比,评估了变温模式识别方法的精确度。
实验结果与讨论:
我们通过实验得到了不同温度下的谐振频率数据,并建立了温度与谐振频率之间的函数关系。利用这个函数关系,我们成功地对未知温度下的谐振频率进行了修正,消除了温度的影响。与已知的材料常数进行对比后发现,变温模式识别方法的精确度较高,误差在可接受范围内。
结论:
本文提出的变温模式识别方法通过对超声谐振谱数据进行分析,能够消除温度对谐振频率的影响,从而提高了超声谐振谱反演技术的精确度。该方法在压电材料常数的测试中具有重要的应用潜力,有助于更全面地了解材料常数的变化规律,为材料设计和应用提供参考依据。
参考文献:
[1] Wang X, Zhou X. A novel temperature compensation method for piezoelectric resonators. Journal of Applied Physics, 2015, 117(23): 234501.
[2] Liu D, Wu Z. Temperature effects on piezoelectric transducers and their compensation strategies. Sensors and Actuators A: Physical, 2012, 182: 82-93.
[3] Chen W, Kim K J. Temperature compensated SAW oscillators using polymer piezoelectric resonators. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 2009, 56(1): 53-59.

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