文档名：基于空耦超声激励的微结构模态频率温度特性研究
摘要：为了研究微悬臂结构弯曲振动模态频率的温度特性,首先针对各向异性材料的等截面矩形微悬臂结构建立了其各阶模态频率温度系数的理论模型;然后搭建了包括激光测振单元、空耦超声激励单元和温度控制单元的非接触式微结构动态特性测试系统;最后利用所搭建的测试系统分别对等截面矩形单晶硅微悬臂梁在室温～300℃时的动态特性进行了测试,获得了微悬臂梁前三阶弯曲振动模态频率随温度的变化规律和频率温度系数.研究结果表明,单晶硅微悬臂梁前三阶弯曲振动模态频率随着温度的升高而呈近似线性的减小,并且微悬臂梁前三阶弯曲振动模态具有几乎相同的频率温度系数,其中一阶模态频率的温度系数为-2.18×10-5/℃,二阶模态频率的温度系数为-1.91×10-5/℃,三阶模态频率的温度系数为-2.01×10-5/℃,前三阶模态频率温度系数的测试结果与理论模型预测值的偏差分别3×10-7/℃,3×10-6/℃和2×10-6/℃.
Abstract：Tostudythetemperaturecharacteristicsofflexuralvibrationmodalfrequenciesformicrocantilevers,thetheoreticalmodelsoftemperature-frequencycoefficientswereestablishedforanisotropicmaterialsmicrocantileverswithconstantrectangularcross-section.Then,anon-contactdynamiccharacteristictestingsystemformicrostructureswasconstructed,includingalaservibrometerunit,air-coupledultrasonicexcitationunit,andtemperaturecontrolunit.Finally,usingtheestablishedtestingsystem,thedynamiccharacteristicsofsingle-crystalsiliconmicrocantileverswithconstantrectangularcross-sectionweretestedoveratemperaturerangefromroomtemperatureto300℃.Thechangeregularitieswithtemperaturesofthefirstthree-orderflexuralvibrationmodalfrequenciesforthesiliconmicrocantileverwerefiguredout,andthetemperaturecoefficientsofthefirstthree-ordermodalfrequencieswereobtained.Theresultsindicatethatthefirstthreebendingvibrationmodalfrequenciesofthesingle-crystalsiliconmicrocantileversapproximatelylinearlydecreasewithincreasingtemperature.Moreover,thetemperaturecoefficientsofthefirstthree-ordermodalfrequenciesarealmostthesame.Specifically,thetemperaturecoefficientforthefirstmodalfrequencyis-2.18×10-5/℃,forthesecondmodalfrequencyis-1.91×10-5/℃,andforthethirdmodalfrequencyis-2.01×10-5/℃.Thedeviationsofthetestresultsofthetemperaturecoefficientsofthefirstthreemodalfrequenciesfromthepredictedvaluesofthetheoreticalmodelare3×10-7/℃,3×10-6/℃and2×10-6/℃,respectively.
作者：佘东生 于震 田江平 Author：SheDongsheng YuZhen TianJiangping
作者单位：渤海大学控制科学与工程学院锦州121013大连理工大学能源与动力学院大连116024
刊名：国外电子测量技术 ISTIC
Journal：ForeignElectronicMeasurementTechnology
年，卷(期)：2024, 43(6)
分类号：TH825
关键词：空耦超声激励 微结构 频率温度系数 弯曲振动模态
Keywords：air-coupledultrasonicexcitation microstructures temperaturecoefficientoffrequencies flexuralvibrationmodal
机标分类号：TN753.4TB565.1TM356
在线出版日期：2024年7月12日
基金项目：国家自然科学基金，辽宁省教育厅重点项目基于空耦超声激励的微结构模态频率温度特性研究[
期刊论文] 国外电子测量技术--2024, 43(6)佘东生 于震 田江平为了研究微悬臂结构弯曲振动模态频率的温度特性,首先针对各向异性材料的等截面矩形微悬臂结构建立了其各阶模态频率温度系数的理论模型;然后搭建了包括激光测振单元、空耦超声激励单元和温度控制单元的非接触式微结构动...参考文献和引证文献
参考文献
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