Atmosferik basınçla kuvars kristalinin rezonans frekansındaki değişim?

Çıplak bir kuvars kristalimiz var ve rezonans frekansını çok yüksek bir doğrulukla (1 ppb) ölçüyoruz. Atmosferik basınç ve vakum arasında dolaştıkça frekansta bir değişiklik var gibi görünmektedir. Bunun nedeni kristalin sıkıştırılması olabilir mi? Öyleyse, frekanstaki değişikliği nasıl hesaplayabilirim?

Sıcaklık kontrollü ortamda beklenmedik değişiklik yaklaşık 400 ppb'dir

Bir kristalin mekanik hareket üzerinde çalıştığını unutmayın. Havada bir şey titreştiğinde, havaya bir miktar güç aktarılır. Örneğin hoparlörler buna güvenir.

Havada titreşen her şey ses çıkarır, bu da titreşen şeyden gelen bir miktar gücün havaya aktarıldığı anlamına gelir. Kristalin etrafındaki hava ile rezonansta depolanan enerji her döngüde havaya kaybolur. Bu, kristalin Q'unu etkili bir şekilde düşürür. Bu etki oldukça küçük olmalıdır, ancak PPB düzeyinde ölçülebilmesi için bir streç gibi görünmemektedir.

Vakuma açık bir baz kristali

Daha sonra mekanik hareket üzerindeki sönümleme basınç üzerine dayanır ve bu rezonant tepe noktasını (seri ve paralel) biraz değiştirebilir. Rezonans devresinde bir kaybı temsil eden ses dalgaları üretecek ve bir vakumda bu kayıp daha az olacaktır ve muhtemelen rezonans frekansı biraz yükselecektir.

$x$$x$$d$

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

Özetle, basınç kesinlikle bir Kuvars kristalinin rezonans frekansını etkiler : yukarıdaki formüllerin ve kuvars kristalinizin (bilinen?) Özelliklerinin dikkatli bir şekilde kullanılmasıyla, size gerçekten bir " ölçtüğünüz rezonans frekansında çok büyük bir değişiklik. Son olarak, sizinle birkaç not paylaşayım :

• $\eqref{1}$
• $\eqref{2}$

[1] Blackburn, JF (1949), Bileşenler El Kitabı , MIT Radyasyon Laboratuvarı Serisi 17, New York, Toronto ve Londra: McGraw-Hill Book Company, Inc.

Etkiye bakmanın bir başka yolu (sadece bir yaklaşım olsa da), basınç arttıkça, kristalle birlikte titreştikçe (cilt derinliği) ve bir anlamda kütlesini artırarak daha fazla atmosferin hareket etmesidir, böylece titreşimini yavaşlatır. Tabii ki, titreşim oranı kristal hareketini ses hızının üzerine koyarsa bu model parçalanır ...

Başkalarının yazdıklarına ek olarak, bu hata frekansı, hareket kapasitansındaki etkin yük kapasitans oranına bağlıdır, rezonant Q değeri ile sonuçlanan seri endüktansa ek olarak. VLF için 5 ° X kesiminden, standart bir AT kesiminizin eğrileri ailesine kadar, üçüncü dereceden sıcaklık yanıtı ve Q> 10.000 ve çok yüksek Q 100.000 veya daha fazla Q değerine sahip birçok farklı kristal türüyle çalıştım. tipik olarak tüm OCXO'larda bulunan SC kesim kristalleri.

Herhangi bir Kristalin merkez frekansının kutup kabiliyeti sadece Q'ya ve uygulanan maksimum / dak kapasitör oranına bağlıdır. Bunun paralel rezonans için olduğunu varsayıyorum. 400 ppb veya 0.4 ppm sonuçlarınız göz önüne alındığında, bunun standart bir AT-cut kristali olmasını bekliyorum. Bunların en az +/- 200 ppm çekilmesi beklenebilir. Ayrıca, diğer T ayar noktanızda veya bir sıcaklıkta sıfır eğim noktasında sıcaklığa sıfır hassasiyet üreten bir açı kesimi seçtiğinizi varsayabilirim.

Bu nedenle 0.4 / 200 [ppm / ppm] oranı sadece% 0.2'dir, ancak görünüşe göre aşırıdır. Sağlamlaştırılmış bir SC kesim kristali 1000x daha küçük olmalıdır.

Umarım bu fikir hata düzeltmenize yardımcı olur.

Kariyerimde bir kerede herhangi bir AT kristalini test edebilir ve polinom eğri uydurma ile elde edilen bir denklemden 40C, 70C'de sadece iki f ölçümü ile f vs T'nin 3. dereceden <100 ppb'lik denklemini tahmin edebilirim. Bu, üretimde 25 cent 1ppm TCXO yapılmasını mümkün kıldı.