Влияние возмущений формы границы на частотные характеристики планарных колебаний пьезокерамических пластин. Экспериментальное исследование

摘要

Изложены результаты экспериментальных исследований вынужденных планарных колебаний пьезокерамических пластин в форме параллелограмма. Основная идея работы заключается в изучении возможности управления спектром собственных частот и величиной коэффициента электромеханической связи пластин путем изменения их формы. Результаты экспериментов используются для подтверждения данных при аналитическом и численном исследовании динамики пьезокерамических пластин и установлении соответствия между физическими свойствами реальной пластины и допущениями, принятыми для идеальной расчетной модели при решении практических задач. Сравнение расчетных данных с экспериментальными для спектра собственных частот пластины в их весьма широком диапазоне показывает их соответствие. Методика проведения эксперимента опробована при исследовании поведения колебаний квадратных и параллелограммных пластин из керамики SM111 с различными углами наклона сторон. Частотный диапазон исследований ограничивался сверху значением 140 кГц, что обеспечило возможность эффективного возбуждения достаточного для анализа числа собственных колебаний. Структура экспериментального комплекса и способ возбуждения колебаний при фактических значениях коэффициента добротности пластин позволяют рассматривать внешний источник напряжения как источник неограниченной мощности. Возбуждение несимметричных форм колебаний при изменении геометрии прямоугольной пластины является естественным. Исследование показало, что моды высокого порядка (обычно с очень низким коэффициентом электромеханической связи в прямоугольных пластинах) в параллелограммных пластинах могут эффективно возбуждаться при сохранении равномерного электродного покрытия, что свидетельствует о необходимости уточнения традиционных оценок коэффициента электромеханической связи в пьезоэлектрических пластинах с учетом неоднородных полей напряжений и деформаций.