تعیین جرم با استفاده از تحلیل تئوری و تجربی پاسخ فرکانسی عملگرهای پیزوالکتریک خمشی

Abstract

در این پژوهش به بررسی فرآیند تعیین جرم به کمک تحلیل پاسخ فرکانسی عملگرهای پیزوالکتریک پرداخته شده است. برای تقویت خاصیت عملگری، کاهش اثرات غیرخطی و کوپلینگ ارتعاشات، از عملگرهای پیزوالکتریک دو لایه استفاده شده است. برای این منظور، ابتدا تئوری تعیین جرم توسط تحلیل پاسخ فرکانسی عملگرهای پیزوالکتریک خمشی، مورد بررسی قرار گرفته است. سپس معادله دینامیک حاکم بر رفتار عملگرهای دو لایه پیزو استخراج و پاسخ فرکانسی سیستم در حالت آزاد مورد تحلیل قرار گرفته است. در ادامه، اثر افزدون جرم بر پاسخ فرکانسی عملگر دولایه و نحوه استخراج مقدار جرم، بصورت تحلیلی ارائه گردیده است. در نهایت، نتایج شبیه سازی توسط آزمایش‌های تجربی صحه گذاری شده است. نتایج حاصل شده نشان می‌دهد اگر جرم‌های اندازه‌گیری شده در مرتبه میلی گرم در بازه ۰۱/۰ تا ۲/۰ جرم عملگر باشد، اندازه‌گیری دارای خطای تقریبی کمتر از ۱3 درصد بوده و می‌توان از این عملگرها با دقت مناسبی برای اندازه‌گیری جرم استفاده نمود.