学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

换能器振子频率的影响因素研究

作　者: 乔家平
导　师: 王福亮
学　校: 中南大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 压电陶瓷换能器振子螺栓预紧力谐振频率等效电路
分类号: TB552
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 57次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

夹心式压电陶瓷换能器振子是超声引线键合设备的关键部件之一,目前在设计方面模型过多简化,难以指导产品研发；由于影响振子频率的因素众多,在装配方面,频率难以控制导致一致性差。本文实验研究了螺栓预紧力、老化等因素对振子频率的影响,推导了考虑预紧力的压电等效电路,并修正了传统振子设计方法。本文研究对于提高换能器设计水平,解决频率一致性问题有重要意义和工程实用价值。本文的主要工作包括：1.建立了基于Ansys10.0的换能器振子有限元仿真研究平台,研究了螺栓预紧力、前后盖板长度以及压电常数对振子频率的影响规律。发现谐振频率随前后盖板长度增加而减小,压电常数不仅影响谐振频率,同时影响振子振型。2.设计了精确测量螺栓预紧力的实验装置,实验研究了预紧力对振子频率的影响规律。3.建立了振子高温老化试验系统,实验研究了老化温度,老化时间对振子频率及阻抗的影响规律。发现,老化后振子频率升高2.5-3kHz；阻抗减小2-3Ω；老化温度对振子频率和阻抗影响不明显。4.实验对比了进口及国产压电陶瓷片的性能,测量了压电陶瓷片频率的分散性,发现陶瓷片差异小,一致性好,对振子频率的影响几乎可以忽略。5.推导了考虑外力作用下的压电陶瓷片等效电路及频率表达式；根据力电类比原理,在传统换能器振子等效电路中,引入了预紧力因素,获得了有预紧力因素的振子频率方程及表达式,修正了传统的换能器设计方法。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 研究背景  8-11
    1.1.1 微电子封装发展概述  8-9
    1.1.2 国内外封装现状  9
    1.1.3 国内发展机遇及挑战  9-11
  1.2 超声键合用换能器发展现状  11-14
    1.2.1 概述  11
    1.2.2 换能器发展现状  11-13
    1.2.3 换能器振子的作用  13-14
  1.3 国内外相关研究  14-16
  1.4 课题研究意义  16-18
    1.4.1 研究意义  16
    1.4.2 本文研究内容  16
    1.4.3 课题来源  16-18
第二章换能器振子的设计理论与方法  18-30
  2.1 夹心式压电陶瓷换能器结构  18
  2.2 换能器等效电路设计方法  18-27
    2.2.1 等效电路原理  19-20
    2.2.2 压电陶瓷等效电路  20-23
    2.2.3 换能器振子等效电路  23-25
    2.2.4 56KHZ换能器振子设计算例  25-27
  2.3 换能器振子的有限元分析法  27-28
  2.4 换能器振子加工与装配  28-29
    2.4.1 换能器振子的加工  28-29
    2.4.2 换能器振子的装配  29
  2.5 本章小结  29-30
第三章换能器振子频率影响因素的仿真研究  30-43
  3.1 换能器振子频率的仿真平台  30-33
    3.1.1 压电材料的有限元方法  30-31
    3.1.2 换能器振子模型的建立  31-33
  3.2 预紧力对换能器振子频率的影响研究  33-36
    3.2.1 等效温度法施加预紧力  33-36
    3.2.2 PRETS179施加预紧力  36
  3.3 前后盖板尺寸对换能器振子频率的影响研究  36-38
  3.4 D_(33)参数对换能器振子频率的影响研究  38-40
  3.5 S_(33)参数对换能器振子频率的影响研究  40-42
  3.6 本章小结  42-43
第四章换能器振子频率影响因素的实验研究  43-74
  4.1 预紧力对换能器频率的影响  43-57
    4.1.1 预紧力与换能器振子谐振频率关系的测量方法  44-45
    4.1.2 测量实验装置  45-49
    4.1.3 实验数据分析  49-57
  4.2 老化过程对换能器振子频率的影响实验  57-62
    4.2.1 第一组实验  57-58
    4.2.2 第二组实验  58-60
    4.2.3 第三组实验  60-61
    4.2.4 第四组实验  61-62
  4.3 老化过程对换能器频率的影响实验  62-64
  4.4 温度对换能器频率的影响实验  64-68
    4.4.1 温度对压电陶瓷片性能的影响  65-66
    4.4.2 温度对换能器谐振频率及阻抗的影响  66-68
  4.5 压电陶瓷片对换能器振子频率的影响  68-72
    4.5.1 国产与进口压电陶瓷片特性  68-69
    4.5.2 压电陶瓷片频率对换能器振子频率的影响  69-72
  4.6 本章小结  72-74
第五章考虑预紧力的换能器振子等效电路  74-86
  5.1 压电陶瓷长度伸缩振动模式  74-78
    5.1.1 自由振动模式下的等效电路  75-76
    5.1.2 非自由振动模式下的等效电路  76-78
  5.2 厚度方向振动模式  78-81
    5.2.1 自由振动模式下的等效电路  78-80
    5.2.2 非自由振动模式下的等效电路  80-81
  5.3 考虑预紧力的换能器振子等效电路  81-85
  5.4 本章小结  85-86
第六章总结  86-88
  6.1 全文总结  86
  6.2 重要结论  86-87
  6.3 展望  87-88
参考文献  88-92
致谢  92-93
攻读硕士学位期间的研究成果  93

换能器振子频率的影响因素研究

内容摘要

全文目录

相似论文