有關(guān)品質(zhì)因子的總結(jié)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上在諧振式傳感器中，諧振子的品質(zhì)因數(shù)Q是一個(gè)極其重要的指標(biāo)，因此，品質(zhì)因數(shù)也是MEMS諧振器件的關(guān)鍵參數(shù)，它決定基于MEMS諧振器件的傳感器的檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)分辨率。品質(zhì)因數(shù)通常被用來(lái)量化MEMS中的能量耗散。實(shí)際應(yīng)用的諧振敏感元件多為彈性敏感元件，其Q值的物理意義可以用一個(gè)等效的單自由度線性阻尼系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程來(lái)描述。如下圖：其中m是諧振器件的等效質(zhì)量；c是阻尼系數(shù)；k是彈性常量；可以視為外加在諧振器件上的簡(jiǎn)諧激勵(lì)。解振動(dòng)微分方程，可以得到振幅放大因子當(dāng)諧振器件發(fā)生諧振時(shí)，振幅放大因子也稱為品質(zhì)因數(shù)，此時(shí)，所以，品質(zhì)因數(shù)反比于阻尼系數(shù)，反應(yīng)系統(tǒng)阻尼的大小。同時(shí)，品質(zhì)

2、因數(shù)還可以用來(lái)表示。其中為諧振頻率，和代表幅值特性曲線中振幅為處的兩個(gè)頻率值，代表諧振頻率處的幅值。從圖中可以看出，兩個(gè)半功率頻率之差（）越小，諧振器件振動(dòng)的振幅特征曲線尖銳度越高，其品質(zhì)因數(shù)也就越高。因此，品質(zhì)因數(shù)值的高低能反應(yīng)諧振器件振動(dòng)特性曲線的尖銳程度?；蛘?，針對(duì)能量的定義：諧振器件的品質(zhì)因數(shù)可以定義為一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)，振動(dòng)系統(tǒng)存儲(chǔ)的總能量與在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)阻尼損耗的能量的比值：式中，為一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)系統(tǒng)存儲(chǔ)的總能量，為一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)系統(tǒng)損耗的能量。即在諧振器件工作時(shí)，能量損耗越小，品質(zhì)因數(shù)越高。振動(dòng)中較大的能量損耗限制了諧振傳感器不能獲得一個(gè)高的品質(zhì)因數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，諧振器件在振動(dòng)時(shí)有四

3、種主要能量耗散機(jī)制：熱彈性損耗、表面能量損耗、支撐損耗和空氣阻尼帶來(lái)的損耗。和分別代表振動(dòng)過(guò)程中，第i種能量損耗機(jī)制帶來(lái)的能量損耗和限制的品質(zhì)因數(shù)。振動(dòng)中，較大的能量耗散限制了諧振傳感器不能獲得一個(gè)高的品質(zhì)因數(shù)。1) 熱彈性損耗微諧振器件在振動(dòng)時(shí)，會(huì)因?yàn)樽陨韮?nèi)部的熱量流動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)械能損耗。振動(dòng)時(shí)，諧振器件一端會(huì)處于壓縮狀態(tài)，而另一端處于拉伸狀態(tài)，兩端的應(yīng)力不同導(dǎo)致溫度的改變：拉伸狀態(tài)導(dǎo)致溫度降低，而壓縮狀態(tài)導(dǎo)致溫度升高，這樣就產(chǎn)生了熱量流動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為不可恢復(fù)的熱能。諧振器件的熱彈性能量損耗程度和自身材料性質(zhì)、形狀、尺寸和工作溫度有關(guān)。2) 表面能量損耗表面能量損耗主要由表面應(yīng)力引起，表面吸附物和表面缺陷是造成表面能量損耗的主要原因。表面能量損耗只有在表面積與體積之比較大時(shí)才會(huì)被考慮，一般其大小因表面狀況不同而不同。3) 空氣阻尼損耗微諧振器件在空氣中的能量損耗情況，隨著真空度的不同而不同。因而可以根據(jù)真空度將諧振器件在空氣中的能量耗散情況劃分為三個(gè)區(qū)域：可忽略的高真空度范圍、分子阻尼范圍、粘性阻尼范圍。4) 支撐損耗的原因在于基片的非彈性振動(dòng)?？偨Y(jié)：MEMS諧振器件中起主導(dǎo)作用的能量損耗機(jī)制在不同情況下是不同的，比如在粘性流體或氣體中，主要的阻尼機(jī)制是流體或氣體帶來(lái)的粘性阻