Энергетические характеристики акустических волн в пьезоэлектрических материалах и структурах

• Автор: Теплых, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Глава 1 . Энергетические характеристики плоских акустических волн в пьезоэлектрических материалах и структурах при термодинамическом подходе
1.1. Уравнения, описывающие акустические волны в
пьезоэлектрических материалах и структурах
1.1.1. Плоские однородные акустические волны в неограниченной пьезоэлектрической среде
1.1.2. Плоские неоднородные акустические волны в ограниченной пьезоэлектрической среде
1.1.2.1.Поверхностные акустические волны в полубесконечной пьезоэлектрической среде
1.1.2.2. Акустические волны в пьезоэлектрических пластинах
1.2. Энергетические характеристики плоских акустических волн в пьезоэлектрических материалах и структурах
1.2.1. Исходные выражения для плотности энергии и потока мощности
1.2.2. Энергетические характеристики плоских однородных акустических волн в неограниченном пьезоэлектрике
1.2.3. Энергетические характеристики плоских неоднородных акустических волн
1.2.4. Различные способы описания плотности потенциальной энергии
акустических волн при термодинамическом подходе
1.3. Выводы
Глава 2. Энергетические характеристики плоских акустических волн в пьезоэлектрических материалах и структурах с точки зрения теоретической механики

2.1. Противоречия классического термодинамического подхода к определению энергетических характеристик акустических волн
2.2. Определение потенциальной энергии акустических волн с позиции теоретической механики
2.3. Исследование энергетических характеристик акустических волн, рассчитанных в соответствии с предлагаемым подходом
2.3.1. Энергетические характеристики плоских однородных акустических волн в неограниченном пьезоэлектрике
2.3.2. Энергетические характеристики плоских неоднородных
акустических волн в ограниченном пьезоэлектрике
2.3.3 Аналитическое доказательство постоянства во времени полной плотности энергии акустической волны
2.4. Сравнение энергетических характеристик плоских акустических
волн, рассчитанных в соответствии с различными подходами
2.5. Выводы
Глава 3. Практическое использование энергетических характеристик акустических волн в пьезоэлектрических материалах
3.1 Методы расчета скорости переноса энергии акустической волны в пьезоэлектрике и сравнение ее с групповой скоростью
3.2 Угол между скоростью переноса энергии и направлением распространения для акустических волн в пьезоэлектрических пластинах и его зависимость от электрических граничных условий
3.2.1. Теоретическое исследование РГА в пьезоэлектрических пластинах
3.2.2. Экспериментальное исследование РБА в пластине ниобата лития
3.3. Взаимная ортогональность акустических волн в пластинах, их
гибридизация и степень связи
3.3.1. Определение ортогональности, ортогональность различных типов волн в пластинах

3.3.2. Ортогональность волн Лэмба в изотропных пластинах
3.3.3. Ортогональность поперечно- горизонтальных волн в изотропной пластине
3.3.4. Ортогональность волн Лэмба и поперечно-горизонтальных волн в
изотропных пластинах
3.3.5 Гибридизация акустических волн в анизотропной непьезоэлектрической пластине
3.3.6. Гибридизация акустических волн в пьезоэлектрической пластине
3.3.7. Качественный анализ эффекта гибридизации
3.3.8. Количественный анализ эффекта гибридизации
3.3.9. Влияние электрических граничных условий на эффект
гибридизации
3.4 Сравнение различных подходов к определению коэффициента электромеханической связи пьезоактивных акустических волн
3.4.1 Определение коэффициента электромеханической связи через энергетические характеристики акустической волны
3.4.2 Сравнение различных методов расчета коэффициента
электромеханической связи для плоских однородных волн
3.4.3 Сравнение различных методов расчета коэффициента
электромеханической связи для плоских неоднородных волн
3.5 Выводы
Заключение
Литература

потенциальной энергии в этой же точке. Кроме того, было показано, что основной вклад в потенциальную энергию может вносить как чисто механическая энергия, так и чисто электрическая энергия. При этом потенциальная и кинетическая энергии могут быть как синфазными друг другу, так и противофазными [49-52]. Эти результаты подтверждаются рисунками 1.7-1.10, на которых представлены зависимости мгновенных значений всех вкладов в плотность энергии ПАВ Рэлея и Гуляева - Блюстейна, а также So, SH0 и А0 волн соответственно, от нормированного времени со1/2тс [49-51]. Координата х3 при этом полагалась равной нулю. На рис. 1.11-1.13 приведены также аналогичные зависимости для волн высших порядков (Sb SHb Ai). Кристаллографический срез звукопровода и направление распространения волн выбирались из условия максимальной пьезоактивности волны. Кроме того, анализ показал, что отношение полного потока мгновенной мощности к полной плотности мгновенной энергии в фиксированной точке х3 не совпадает с групповой скоростью, определенной как нормаль к поверхности обратных скоростей для данной волны [49-52].
Таким образом, какие-либо закономерности для мгновенных значений плотности энергий и для потока мощности в фиксированной точке х3 обнаружены не были. В связи с этим были рассмотрены полная энергия волны и полный поток мощности на единичную апертуру. Для этого все вклады в плотность энергии и в поток мощности в среде и вакууме были проинтегрированы по координате х3 от - со до +ад [4, 42]:
+СО
(1.66)
-со
(1.67)
-со