【摘 要】
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采用磁场垂动调制结构的GMR磁传感器能有效克服1/f噪声的影响,但使用中存在输出信号不稳定、性能与理论设计值存在差距等问题,亟需对影响传感器性能的压电驱动结构的振动特性
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采用磁场垂动调制结构的GMR磁传感器能有效克服1/f噪声的影响,但使用中存在输出信号不稳定、性能与理论设计值存在差距等问题,亟需对影响传感器性能的压电驱动结构的振动特性进行研究。本文从理论、仿真、实验等方面对影响压电驱动结构振动性能的关键因素——热特性及品质因数特性进行了研究,主要工作如下:基于弹性力学及压电方程,构建了驱动结构的动力学方程,为结构振动热特性分析中涉及的多物理场耦合、品质因数特性分析中涉及的阻尼振动等问题的研究提供了理论指导。采用理论分析与仿真求解的方法研究了温度对压电驱动结构振动频率及幅值的影响,结果表明:杨氏模量温度系数及热电偶合为主要的影响因素。在幅值温度变化率方面,提出了以静态位移变化率替代动态幅值变化率来计算温度漂移的方法,极大简化了分析及求解的难度。基于焦耳热及阻尼热耗,建立了求解内部热耗导致温度变化的仿真方法,并研究了温度梯度因素对振动的影响,得出了焦耳热为主要热源、温度梯度为主要影响因素的结论。提出了基于阻尼的多层结构品质因数的仿真方法,并针对压电悬臂梁,将品质因数的仿真结果与实验测量结果进行了比较,验证了仿真分析方法的可行性。并基于仿真分析方法分析了压电驱动结构的品质因数,给出了压电层及胶层的参数对品质因数的影响规律。
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