二维结构层对厚度剪切振动的石英谐振器频率的影响

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1、分类号学号M201071340学校代码10487密级硕士学位论文二维结构层对厚度剪切振动的石英谐振器频率的影响学位申请人：胡辉良学科专业：固体力学指导教师：胡元太教授答辩日期：2013年1月26日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringFrequencyShiftofaQuartzCrystalResonatorInducedbyanAttachedTwo-DimensionalStruct

2、ureLayerCandidate：HuHuiliangMajor：SolidMechanicsSupervisor：Prof.HuYuantaiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan.26,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意

3、识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密□，在_____年解密后适用本授权书。不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要本文建

4、立了二维附加层模型研究结构构型对石英谐振器共振频率的影响，该模型由石英谐振器和附加结构层构成，其中附加层单元简化成半球体结构或圆台形结构。主要讨论附加单元的材料参数和结构尺寸对石英谐振器共振频率漂移的影响特征，提出了频率相关的等效质量因子，发现了等效质量因子的正负特性，并分析了等效质量因子正负性所代表的物理意义。数值计算结果表明，随着附加单元的材料参数和构型尺寸的变化，谐振器系统的共振频率呈周期性的增加或降低，每个周期之间会出现跳跃。进一步的计算显示，在跳跃点处附粘单元的固有频率与石英谐振器的振动频率相同，即附粘单元的自振与谐振器的

5、振动发生共振。当接触面上剪应力与该处位移具有相同相位时，等效质量因子为正，即附粘结构增大了系统惯性，所以降低了系统共振频率；当接触面上剪应力与该处位移呈现相反相位时，等效质量因子为负，即附粘结构减小了系统惯性，从而增大了系统共振频率。分析还发现，当附粘层的剪切模量足够大时，频率漂移变化的周期性消失，即附粘层的引入只降低石英谐振器的频率。这是因为对于给定尺寸的附粘单元，其剪切模量大到一定程度后，单元的自振基频已大于谐振器的振动频率，所以不会出现共振现象，附加单元的等效质量因子总呈现正效应，因此降低系统共振频率，这时的解与Sauerbr

6、ey方程解接近。本研究对石英谐振器和声波传感器的设计和频率稳定性分析具有重要意义。关键词：石英谐振器附粘层质量传感等效质量因子频率漂移I华中科技大学硕士学位论文AbstractWeestablishatwo-dimensionalmodelabouttheattachedstructureconfigurationtostudythedynamiccharacteristicsofacompoundQCRsystem,whiletheQCRsystemconsistsofaQCRandalayerofattachedstructur

7、eunits.Theattachedunitsaresimplifiedintohemisphericalbodiesorfrustum-shapedcones,respectively.Usingtheestablishedmodel,westudytheinfluenceofshearmodulusandconfigurationdimensiononfrequencyshiftofQCRsystem.Afrequency-dependentequivalentmassratioisputforward,whichmaybeei

8、therpositiveornegative.Thephysicalimplicationofthepositive/negativedefinitenessofequivalentmassratioisinvestigatedind