Зміна резонансної частоти кварцового кристала з атмосферним тиском?

12

У нас є голий кварцовий кристал і ми вимірюємо його резонансну частоту до дуже високої точності (1 проміле). Коли він цикли між атмосферним тиском і вакуумом, можливо, змінюється частота. Це може бути тому, що кристал стискається? Як я можу обчислити зміну частоти, якщо це так?

Несподівана зміна навколишнього середовища з контрольованою температурою становить близько 400 проміле

crystal

— Дірк Брюер
джерело

3

Як тільки з цікавості ви бачите значущі зміни частоти? Я впевнений, що це матиме вплив тиску навколишнього середовища, але це може також змінити температуру, повернувшись до температури навколишнього середовища, коли навколо неї буде повітря, щоб знову обміняти тепло. І я впевнений, що зміни температури змінили б його частоту.

— Вогнище

Це герметична установка, тому сили будуть створюватися на корпус металевого корпусу, коли тиск буде вище або нижче номінального. Це матиме певний ефект. Скільки змін ви побачили? Крім того, чи вимірювали ви серію чи паралельний резонанс, чи вказано цей кристал для його серії чи паралельного резонансу?

— Енді ака

@Andyaka Це базовий кристал, відкритий для вакууму

— Дірк Брюер

2

Вологість повинна також справляти гасіння, коли вона відкрита для атмосфери. Опускання 'Q'.

— Optionparty

3

Коли ви працюєте на рівнях, близьких до досконалості, легко знайти щось, що робить його менш досконалим.

— Sparky256

10

Пам'ятайте, що кристал працює на механічний рух. Коли щось вібрує в повітрі, деяка сила передається повітрю. На це, наприклад, покладаються динаміки.

Все, що вібрує в повітрі, видаватиме звук, а це означає, що деяка сила від вібруючої речі передається в повітря. З повітрям навколо кристала частина енергії, що зберігається в резонансі, втрачається на повітрі кожного циклу. Ефективно це знижує Q кристала. Цей ефект повинен бути досить малим, але це не здається розтягнутим, щоб можна було виміряти його на рівні ППБ.

— Олін Латроп
джерело

10

Це базовий кристал, відкритий для вакууму

Тоді демпфірування механічного руху залежить від тиску, і це може трохи змінити резонансний пік (послідовно і паралельно). Він буде генерувати звукові хвилі, що представляють собою втрати резонансного контуру, а у вакуумі ця втрата буде меншою, і, ймовірно, резонансна частота трохи збільшиться.

— Енді ака
джерело

10

$x$ $x$ $d$

\begin{matrix} (1) & f = \frac{2.86}{d} (M H z) \end{matrix}

$f=\frac{2.86}{d}\quad\text{($\mathrm{MHz}$)}\tag{1}\label{1}$

d

$d$

d

$d$

\begin{matrix} (2) & ε_{x x} = - \frac{1}{K_{x}} σ_{x x} \end{matrix}

$\varepsilon_{xx}=-\frac{1}{K_x}\sigma_{xx}\tag{2}\label{2}$

$\varepsilon_{xx}\equiv \frac{\Delta d}{d}$
$\sigma_{xx}\equiv p_x$ $x$
$K_x$ $x$

Підсумовуючи, тиск, безумовно, впливає на резонансну частоту кварцового кристала : уважним використанням вищезазначених формул та (відомих?) Характеристик кварцового кристала ви можете спробувати оцінити, чи справді він дає вам " настільки велика "зміна резонансної частоти, яку ви вимірюєте. Нарешті, дозвольте мені поділитися з вами кількома нотами :

$\eqref{1}$
$\eqref{2}$

[1] Blackburn, JF (1949), Довідник з компонентів , MIT Radiation Laboratory Series 17, Нью-Йорк, Торонто та Лондон: McGraw-Hill Book Company, Inc.

— Даніеле Тамп'єрі
джерело

2

Ще один спосіб поглянути на ефект (хоча це лише наближення) полягає в тому, що при збільшенні тиску, більше атмосфери рухається разом із кристалом, коли він вібрує (глибина шкіри) і в деякому сенсі збільшує його масу, тим самим сповільнюючи її вібрацію. Звичайно, ця модель розпадається, якщо швидкість вібрації ставить рух кристала вище швидкості звуку ....

— Джефф Діамант
джерело

2

На додаток до того, що написали інші, дозвольте сказати, що частота помилок залежить від ефективного коефіцієнта ємності навантаження на рухому ємність. Крім рядової індуктивності, що призводить до резонансного Q-значення. Я працював з багатьма різними типами кристалів від 5 ° X-вирізання для VLF до сімейства кривих вашого стандартного АТ-розрізу, який має температурну характеристику третього порядку і Q> 10000 та дуже високий Q 100 000 або більше для кристали розрізаних SC, як правило, є у всіх OCXO.

Полюсна здатність центральної частоти будь-якого Кристала залежить лише від Q та застосованого співвідношення макс / хв конденсатора. Я припускаю, що це паралельний резонанс. Враховуючи ваші результати 400 проміле або 0,4 проміле, я очікую, що це стандартний кристал AT-зрізу. Можна очікувати, що вони можуть бути витягнуті щонайменше +/- 200 проміле. Я також можу припустити, що ви вибрали кутовий розріз, який створює нульову чутливість до температури на вашій іншій заданій температурі T або нульову точку схилу при деякій температурі.

Тому співвідношення 0,4 / 200 [ppm / ppm] становить лише 0,2%, але, очевидно, надмірне. Міцний кришталевий SC-кристал повинен бути меншим за 1000x.

Я сподіваюся, що це розуміння допоможе виправити помилки.

Свого часу в моїй кар’єрі я міг випробувати будь-який кристал AT і екстраполювати рівняння 3-го порядку від f до T до <100 ppb лише двома вимірюваннями f при 40 ° C, 70 ° C з рівняння, отриманого за допомогою поліноміальної кривої. Це дало можливість виготовити 25 цент 1с / м TCXO у виробництві.

— Тоні Стюарт Сунніскігуй EE75
джерело