许多现代设备利用压电性。分析此类设备的设计时，您想对获得的结果的可靠性充满信心。通过使用COMSOLMultiphysics®仿真软件，您可以快速获得准确的结果。为了向您证明这一点，我们创建了一个压电传感器的基准模型。
压电能力创新技术
想象一种智能地板技术从人们的运动中产生力量。当他们的脚步在地板上施加压力时，产生了一定程度的能量，有助于在特定的建筑物或环境中为照明和其他电气需求提供动力。这项技术的根源以及许多其他创新设计的是压电。
自从法国物理学家雅克（Jacques）和皮埃尔·居里（Pierre Curie）于1880年发现压电性以来，这项技术已被用于各种应用中，从产生和检测声音到产生高电压。您甚至可以在使用Push-start Propane烧烤，石英手表中的时间参考来源和乐器中看到工作中的压电效应。
压电小提琴桥拾音器。图片由简单的账单 - 自己的工作。获得许可CC BY-SA 3.0， 通过Wikimedia Commons。
优化这些和其他压电设备的设计需要使用可提供准确结果的计算工具。Comsol多物理学提供了如此可靠性，从而使您更加确保模拟发现的有效性。
为了说明这一点，我们为复合压电传感器创建了一个基准教程。对于那些执行超声传感器模拟的人来说，该教程是一种特别有用的资源，但它也是对表面和散装声波过滤器模拟的有益基础。
分析ComsolMultiphysics®中的复合压电传感器
这里呈现的压电传感器的示例模型由3D圆柱几何形状组成，该几何形状具有压电层，两个铝层和两个粘合层。层的组织方式使铝层在两端，通过两个粘合剂层连接到压电层。为了减少内存需求，我们在创建几何形状时使用模型的对称性。这涉及沿着垂直于中央轴的中平面切割，然后切割10度楔形。
该系统以AC电势施加在压电层层的每一侧的电极表面上。在此特定示例中，电势在20 kHz至106 kHz的频率范围内的峰值为1 V。仿真研究的目的是计算接近该结构最低征征的频率范围的频率。
我们通过识别本本特定，然后在包括前四个特征频繁的间隔上进行频率扫描开始分析。凭借其内置功能，Comsol Multiphysics能够同时组装和解决该问题的机械和电气部分。这不仅提高了模拟工作流程中的提高效率，而且还有助于确保您的结果准确。
左：最低振动模式的模拟图。右：比较感知和频率的图。
让我们看一下模拟结果。上面的左图显示了压电传感器的最低振动本本特征，而右侧的图则突出了输入感应率（录取的想象部分）作为激发频率的函数。这些结果与论文“复合压电超声传感器的有限元模拟”中提出的发现一致（请参阅参考1。）。请注意，由于我们没有在此特定模拟中使用阻尼，因此本征频附近存在很小的差异。但是，您还可以使用COMSOL多物理学模拟阻尼。
使用COMSOLMultiphysics®和MEMS模块推进压电设备的设计
使用Comsol多物理等工具可以设计可靠的压电设备。它的灵活性和功能为您提供了准确的结果，这将使您感到自信，并为您的压电设备的持续发展铺平道路。要了解有关这些功能的更多信息，请浏览以下资源。
了解有关建模压电设备的更多信息
参考
- Y. Kagawa和T. Yamabuchi，“复合压电超声传感器的有限元模拟”，IEEE关于超音速和超声波的交易，卷。su-26，不。2，第81-88页，1979年。
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