Потери энергии в пьезокерамических резонаторах и их влияние на характеристики колебаний

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

PDF (English)
Опубликован: Apr 1, 2014
DOI: https://doi.org/10.20535/2312-1807.2014.19.2.142210
Ключевые слова:
пьезокерамические резонаторы, потери энергии, электромеханические коэффициенты связи, ре-зонансные/анти-резонансные механические качества

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Velerii Leonidovych Karlash
Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»

Аннотация

Статья посвящена анализу современных достижений в проблеме потерь энергии в пьезокерамических резонаторах. Параллельно презентуется новая простая методика экспериментального определения коэффициентов потерь энергии и святи и приводится  мнение автора, почему механическая добротность на резонансе и антирезонансе разная. Причина состоит в «зажатой» емкости и в величине коэффициента электромеханической связи. Чем лучше электромеханическая связь, тем сильнее «зажата» емкость и тем выше ее влияние на антирезонансную частоту и добротность.

Библ. 36, рис. 4., табл. 3.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Как цитировать
Karlash, V. L. (2014). Потери энергии в пьезокерамических резонаторах и их влияние на характеристики колебаний. Электроника и Связь, 19(2), 82–93. https://doi.org/10.20535/2312-1807.2014.19.2.142210
Выпуск
Том 19 № 2 (2014)
Раздел
акустические приборы и системы
Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:

  1. Авторы сохраняют за собой права на авторство своей работы и предоставляют журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим лицам свободно распространять опубликованную работу с обязательной ссылокой на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные договора на неэксклюзивное распространение работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном архиве учреждения или публиковать в составе монографии), с условием сохраниения ссылки на оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Политика журнала разрешает и поощряет размещение авторами в сети Интернет (например в институтском хранилище или на персональном сайте) рукописи работы как до ее подачи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, так как это способствует продуктивной научной дискуссии и положительно сказывается на оперативности и динамике цитирования статьи (см. The Effect of Open Access).

Библиографические ссылки

Berlincour D.A., Curran D.R. and Jaffe H. (1964), «Piezoelectric and piezomagnetic materials and their function in transducers». In Physical acoustics, Vol.1. W. P. Mason ed. New York, Academic Press, pt. A. pp. 169 – 270.

Butterworth S. (1915), “On electrically maintained vibrations”. Proc. Phys. Soc. (London), Vol. 27, pp. 410 – 424.

Cady W.G. (1922), “Theory of longitudinal vibrations of viscous rodsy”. Phys. Rev., Vol. 19, no 1, pp. 1 – 6.

Dye D.E. (1926), “The piezoelectric quartz resonator and its equivalent circuit”. Proc. Phys. Soc. (Lon-don), Vol. 38, pp. 399 – 453.

Dyke Van S. (1925), “The electric network equivalent of piezoelectric resonators”. Phys. Rev., Vol. 25, p. 895(A).

Glozman I.A. (1972), “Pjezokeramika [Piezoceramics]”. Moscow, Energhiya. P.288. (Rus)

Holland R. (1967), “Representation of dielectric, elastic and piezoelectric losses by complex coeffi-cients”. IEEE Trans. SU., Vol. SU-14. pp.18 – 20.

“IRE Standards on Piezoelectric Crystals: Measurements of Piezoelectric Ceramics”, (1961). Proс. IRE. Vol. 49, pp. 1161 – 1169.

Jaffe B., Cook W.R. and Jaffe H. (1971), “Piezoelectric ceramics”. London, Academic Press:.

Kalashnikov A.M. and Stepuk Ya.V. (1962), “Bases of radio-engineering and radiolocation vibrating systems”, Moscow, Voyeniz, p. 368. (Rus)

Karlash V.L. (1984), “Influence of energy dissipation on amplitude-frequency characteristics of thin piezoceramic disk full conductivity”, Electrichestvo, no 4, pp. 59 – 61. (Rus)

Karlash V.L. (1984), “Energy dissipation at vibrations of thin piezoceramic circular plates”, Prikladnaya mechanika, Vol. 20, no 5. pp. 77 – 82. (Rus)

Karlash V.L. (2005), “Resonant electromechanical vibrations of piezoelectric plates”, Int. Appl. Mech., Vol. 41, no 7, pp. 709 – 747.

.Karlash V.L. (2006), “Longitudinal and lateral vibrations of a plate piezoceramic transformer”, U.J. Phys., Vol. 51, no 10, pp. 985 – 991.

Karlash V.L., (2009), “Particularities of amplitude-frequency characteristics of admittance of thin pie-zoceramic half-disk”, Int. Appl. Mech., Vol. 45, no10, pp. 647 – 653.

Karlash V.L. and Ulitko A.F. (1976), “Method of mechanic stress investigation in vibrating piezoceram-ic bodies”, Eelectrichestvo, no 11, pp. 82 – 83. (Rus)

.Karlash V.L. (2004), “Electroelastic vibrations and transformation ratio of a planar piezoceramic transformer”, J. Sound Vib., Vol. 277, pp. 353 – 367."

.Karlash V.L. (2005), “Longitudinal and lateral vibrations of a planar piezoceramic transformer”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 44, no 4A, pp. 1852 – 1856.

Karlash V.L. (2007), “Planar electroelastic vibrations of piezoceramic rectangular plate and half-disk”, Int. Appl. Mech., Vol. 43, no 5, pp. 547 – 553.

Katz H.W. (1959), “Solid State Magnetic and Piezoelectric Devices”, New York, Willey.

Land C.E., Smith G.W and Westgate C.R. (1964), “The dependence of small-signal parameters of the ferroelectric ceramic resonators upon state of polarization”, IEEE Trans. Sonics and Ultrasonics, 1964. Vol. SU-11. - pp. 8 –19.

Mason W.P. (1940), “Location of hysteresis phenomena in Rochelle salt”, Phys. Rev., Vol. 58, pp. 744 – 756.

Martin G.E. (1965), “Dielectric, piezoelectric and elastic losses in longitudinally polarized segmented ceramic tubes”, U.S. Navy J. Underwater Acoustics, Vol. 15, pp. 329 – 332.

Mezheritsky V. (2005), “Electrical measurements of a high-frequency, high-capacitance piezoceramic resonator with resistive electrodes”, IEEE Trans UFFC, Vol. 52, no 8, pp. 1229 – 1238.

Mezheritsky A.V. (2002), “Quality factor of piezoceramics”, Ferroelectrics, Vol. 266, pp. 277 – 304.

Mezheritsky A.V. (2004), “Elastic, dielectric and piezoelectric losses in piezoceramics; how it works all together”, IEEE Trans UFFC, Vol. 51, no 6, pp. 695 – 797.

Quimby S.L. (1925), “On the experimental determination of the viscosity of vibrating solids”, Phys. Rev., Vol. 38, pp. 568 – 582.

.Shul’ga N. A. and Bolkisev A. M. (1990), “The Vibrations of Piezoelectric Bodies”, Kiev, Naukova dumka. (Rus)

Shul’ga M.О. and Karlash V.L (2008), “Resonant electromechanic vibrations of piezoelectric plates”, Kyiv, Naukova dumka, p. 272.(Ukr)

Smith J.G. (1976), “Iterative method for accurate determination of real and imaginary parts of materi-als coefficients of piezoelectric ceramics”, IEEE Trans. SU., Vol. SU-23, no 6, pp. 393 – 402.

Uchino K. and Hirose S. (2001), “Loss mechanisms in piezoelectrics: how to measure different losses separately”, IEEE Trans UFFC, Vol. 48, no1, pp. 307 – 321

Uchino K., Zheng J. H., Chen Y. H. (2006), “et al Loss mechanisms and high power piezoelectrics”, J. Mat. Sci, Vol. 41, pp 217 – 228.

Ural S.O., Tunodemi S., Zhuang Yu. and Uchino K., (2009), “Development of a high power piezoelec-tric Characterization system and its application for resonance/antiresonance mode characterization“, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 48 056509.

Rosen C.A. (1954), US Patent 439 992.

Voigt W. (1910), “Lehrbuch der kristallphysik”, Leipzig, B.G.Teubner.

Zherebtsov I.P. (1965), “Radio-engineering”, Moscow, Svyaz’, Sov. Radio, 656 p. (Rus)