王天泽

1.北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室，北京 100192；2.北京信息科技大学 光电测试技术北京市重点实验室，北京 100192

0 引言

压电变压器是一种新型电子元件，相比于传统的铁磁变压器，其具有体积小、重量轻、变压范围广、能量转换效率高、输出波形稳定、安全性高、抗干扰能力强等优点。压电变压器的优点使其易与其他器件集成实现电子设备的小型化，因而更适应现代电子设备微小型化、高集成化、高功能密度的发展方向，在集成电路中有铁磁变压器无法代替的作用[1-3]。压电变压器按照结构和振动模式可分为长度伸缩型压电变压器、厚度伸缩型压电变压器、径向振动型压电变压器、弯曲振动型压电变压器、剪切型压电变压器[4]等。其中，剪切型压电变压器通常选用具有较高剪切压电常数d15和剪切机电耦合系数k15的压电材料作为敏感元件，以此来提高变压器的性能[5-7]。本课题组前期研究表明，通过调节压电陶瓷的尺寸参数可以提高剪切振动的机电耦合特性[8-9]。因此，本文设计了一种新型的压电变压器，并利用有限元法分析了剪切型压电变压器的振动模态随振动基元横向尺寸变化的情况，并在此基础上通过多普勒激光测振仪，验证了振动基元横向尺寸对剪切型压电变压器剪切振动模态的影响。

图1为剪切型压电变压器工作模式和机电转换过程示意图。当压电变压器的输入端引入电信号激励时，由于逆压电效应，压电体产生剪切振动，这种振动通过变压器结构传递给输出端，使得输出端被动产生剪切振动，由于压电效应，输出端的电极面上会产生感应电荷，从而实现电信号的输出。……