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强磁场中心发现石英音叉的压频效应

来源： 时间：2014-12-05 作者：周海彪

压电效应普遍存在于结构上不具有中心对称性的电介质材料中，它表征材料的力学与电学性质之间的耦合作用。石英音叉是一种得到广泛应用的压电器件，比如在钟表中作为时钟源，在具有原子分辨率的原子力显微镜中作为微悬臂。强磁场中心陆轻铀教授课题组研究发现，在这种压电器件中存在一种电压导致本征频率改变的效应（压频效应）。
系统研究表明，石英音叉在三种不同的振荡模式下，其共振频率都显示出与所加偏置电压的抛物线型关系。可以通过所加的偏置电压来精确的控制石英音叉本征频率的变化，比如，对于qPlus振动模式，在130伏偏置电压下，1毫伏的电压变化导致的频率迁移为470纳赫兹，因此有可能在超灵敏的频率调制和精密频率测量方面得到应用。
研究人员还对这种压频效应做出了解释。由于石英音叉的压电效应，偏置电压会导致石英音叉内部产生新的应力，使得石英音叉的有效倔强系数发生微小变化。研究人员提出了一个模型，解释了压频效应的抛物线型响应关系。
关于该效应的描述已发表于最新一期《传感器》（Sensors）上。
文章链接：http://www.mdpi.com/1424-8220/14/11/21941。
 
石英音叉共振频率与所加偏压的关系曲线
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