第四章 實驗量測與討論
4.3 反對稱壓電纖維複材的頻率響應
本節的頻率響應量測實驗主要探討 APFC 在不同邊界條件下的工作 頻率，分別為自由狀態及黏貼於鋁板兩種邊界條件。採用散射參數量測 APFC 的插入損失頻率響應，得知 APFC 作為板波元件的主要工作頻率。
4.3.1 散射參數量測
本研究採用 HP 8751A 網路分析儀搭配 HP 87511A 散射參數模組量 測 APFC 的散射參數。散射參數(scattering parameter)又稱為插入損失 (insertion loss)，主要是以穿透波(transmitted waves)及反射波(reflected waves)功率與入射波(incident waves)功率的比值表示。將入射訊號傳送至 待測元件(device under test, DUT)輸入端的電極埠，量測輸出端接收的穿 透波或輸入端電極埠的反射波振幅及相位，描述待測元件的頻率特性。
散射參數的標記為 Sij，第一個標記表示訊號輸出端的埠號，第二個標記 代表訊號輸入端的埠號的，如圖 4.29 所示，其中a1與a2分別代表埠一與
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埠二的入射訊號，b1與b2則分別代表埠一與埠二的反射訊號。
先選擇適當的測量方式，將待測元件連接至散射參數 量測系統 (S-parameter test set)的雙埠之間。量測 S 參數時，訊諕由 DUT 的埠一輸 入，在埠一及埠二接收訊號，所量到的反射及傳輸功率比分別為 S11 及
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4.3.3 黏貼於鋁板之 APFC
將電極間距相同，電極對數不同的兩 APFC 黏貼於厚度為 1mm 的 鋁板上，兩 APFC 間的距離為 150mm，如圖 4.34 所示，接線配置與前 一小節所述相同。圖 4.35 至圖 4.38 所示為電極間距 1mm 的 APFC 黏貼 在鋁板上作用的頻率響應，相較於自由狀態的頻率響應(圖 4.32)，發現 在一樣的頻率範圍下，APFC 在鋁板上的頻譜曲線相當帄滑，代表 APFC 更波傳特性的圓形極值特徵消失。若資料點數固定，縮小頻率範圍，可 提高訊號解析度，避免訊號失真，故進一步縮小探討頻率範圍，在 350kHz、
800kHz 及 1.95MHz 附近的頻譜曲線，發現更些許的圓形極值，所以電 極間距為 1mm 的 APFC 在鋁板上的工作頻率為 350kHz、800kHz 及 1.95MHz。圖 4.39 至圖 4.42 所示為電極間距等於 0.8mm 的 APFC 黏貼 在鋁板上的頻率響應，其工作頻率為 450kHz、1.04MHz 及 2.55MHz。
4.3.4 小結
由 S21散射參數量測得知 APFC 具更作為導波換能器的能力。APFC 在自由狀態時，由於 APFC 上下表面為無曳力狀態，所以壓電纖維能產 生較大的變形量，也就是較大的振幅量，因此能在頻率響應上看到振幅 較大的極值。當 APFC 黏於鋁板後，下表面受制於鋁板，壓電纖維能產 生的形變量變小許多，再加上傳遞距離變長，所以在頻率響應圖上看到 的極值僅更些微起伏的變化。表 4.4 所列為 APFC 於不同邊界條件下的 工作頻率，因為邊界條件改變，APFC 的工作頻率也隨之改變，主要是 APFC 的上下表面變形不同所造成的。
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