【摘 要】
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石英晶体谐振器（QCR）是一种利用石英晶体的压电效应制成的声学器件。作为频率标准器件,谐振器通常包含在集成电路中,用于计时、频率控制、信号处理等。此外,由于谐振器的谐振频率会随温度或压力等环境变量而变化,因此可以将谐振器制成声波传感器。本文采用考虑压电效应的增量热场方程,分析温度对石英谐振器自由振动及受迫振动的影响。本文基于增量热场方程,通过将位移和电势展开为厚度坐标的幂级数,推导出考虑压电效应与
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石英晶体谐振器（QCR）是一种利用石英晶体的压电效应制成的声学器件。作为频率标准器件,谐振器通常包含在集成电路中,用于计时、频率控制、信号处理等。此外,由于谐振器的谐振频率会随温度或压力等环境变量而变化,因此可以将谐振器制成声波传感器。本文采用考虑压电效应的增量热场方程,分析温度对石英谐振器自由振动及受迫振动的影响。本文基于增量热场方程,通过将位移和电势展开为厚度坐标的幂级数,推导出考虑压电效应与热效应的二维板理论,研究了热效应下QCR的自由振动和强迫振动,其中厚度剪切模态（TSh）,弯曲模态（F）和面剪切模态（FS）都包括在内。通过数值模拟表明:Y切QCR的谐振频率对外部温度敏感,频率偏移与温度变化线性相关,同时随着温度的升高,模态耦合也会发生改变,同时强耦合模态会显著降低石英谐振器的导纳响应峰值。振幅演化方程用于分析厚度剪切模态的瞬态效应,温度的变化不仅会引起厚度剪切频率的漂移,还会引起幅值振荡。基于二维板理论,运用COMSOL对石英谐振器的TSh振动进行有限元仿真。获得谐振频率和相应的振型。结果表明:x3平面的剪切模态和x2平面的厚度剪切模态耦合较强,并且模态耦合也会随着温度的变化而改变,温频结果与理论解相差很小。
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