阻尼比量測結果

阻尼比的量測有很多種方式，一般常見的半功率法適用於暫態系統中，

因為這次的實驗是利用穩態響應的應用，所以在阻尼比的量測跟換算我利用

首先是利用 ANSYS 的方法來模擬，在這邊主要是利用 ANSYS 的簡諧 分析的功能，一般使用上是設定一個簡諧周期變化的外力，但在本實驗的情 況是利用控制外部振動源的振幅，所以在模擬分析的設定上也是將簡諧周期 變化的外力改變成簡諧周期變化的振幅，同時在變數設定上除了一般的幾何 尺寸之外，還加上阻尼比的變化，利用不同阻尼比繪出不同的振幅－頻率的 關係圖來做比較，如圖 3-4 所示。

圖 3-4 ANSYS 振幅簡諧模擬

將不同的阻尼比所繪出的圖形跟實際的實驗值做比較就可以估算出大 概系統阻尼比大概的值，如圖 3-5 是電鍍鎳的阻尼比比較圖跟單晶矽的阻尼 比比較圖。

圖 3-5 (a)電鍍鎳的阻尼比比較圖 (b)單晶矽的阻尼比比較圖

從圖 3-5 頻率跟振幅關係的模擬值跟實驗值可以知道電鍍鎳詴片的阻尼 比大約在 0.0012，而單晶矽的阻尼比大概落在 0.0004 的位置上。

另外一種方法是利用品質因子(quality factor) (Q factor)來換算成阻尼比

電鍍鎳(electroplated Ni)的部分

KHz

單晶矽(Single-Crystal Silicon)的部分

KHz (Laser Doppler Vibrometer ,LDV)機台來得到估算的阻尼比的值，在利用上可 以減少實驗可行性的分析時間。

來看影響阻尼比主要的因素，經由計算可以得知：

電鍍鎳(electroplated Ni)的部分

5

單晶矽(Single-Crystal Silicon)的部分

4

3.1.3 實驗可行性分析

利用 2.1.4 所得到可行性分析公式來驗證這兩種材料是否符合實驗的限 制，其中還欠缺的是致動器的效能數據，致動器是由 CIC 提供的 Z 軸壓電 制動器，是由 PI 公司販售的 PL055.30 規格如圖 3-7 所示，在實驗上發現利 用此壓電片如有經過放大器會發生發熱的現象使固定詴片的膠融化影響量 測的精度，所以在實驗上直接由波形產生器(Function generator)提供所需能 量，在此前提下再利用雷射都普勒(Laser Doppler Vibrometer ,LDV)來將致動 器的效能繪製成如圖 3-8 的 PZT 頻率-振幅衰減圖。

圖 3-7 PL055.30 規格圖

圖 3-8 PZT 頻率-振幅衰減圖

從 2.1.4 中的式子(2-16)

σ：這裡是材料所需達到的疲勞限(fatigue limit)的值。

L：為了配合量測設備最長為 700μm t：厚度由至成決定 電鍍鎳：15μm 單晶矽：50μm

其他的材料系數由 3.1.1 將電鍍鎳(electroplated Ni)跟單晶矽

(Single-Crystal Silicon)材料的所需阻尼比求出，並用 3.1.2 所求出的阻尼比來 驗證實驗的可行性

1. 電鍍鎳(electroplated Ni) 根部應力大約要 2.5Pa

2. 單晶矽(Single-Crystal Silicon) 根部應力大約要 2.5Pa

對照式子(2-16)可以知道電鍍鎳的部分無法達到實驗要求，除非利用效 能更好的致動器來改變 Y0的值，所以本次實驗材料選用單晶矽。