Thay đổi tần số cộng hưởng của tinh thể thạch anh với áp suất khí quyển?

12

Chúng tôi có một tinh thể thạch anh trần và chúng tôi đang đo tần số cộng hưởng của nó với độ chính xác rất cao (1 ppb). Khi nó quay vòng giữa áp suất khí quyển và chân không, dường như có sự thay đổi về tần số. Điều này có thể là do tinh thể đang được nén? Làm thế nào tôi có thể tính toán thay đổi tần số nếu điều này là như vậy?

Thay đổi bất ngờ, trong môi trường được kiểm soát nhiệt độ, là khoảng 400 ppb

crystal

— Dirk Bruere
nguồn

3

Vì tò mò, bạn thấy sự thay đổi tần số đáng kể như thế nào? Tôi chắc chắn sẽ có tác động từ áp suất xung quanh, nhưng nó cũng có thể thay đổi nhiệt độ, trở lại nhiệt độ môi trường khi có không khí xung quanh để trao đổi nhiệt với nhau. Và tôi nhất định thay đổi nhiệt độ sẽ thay đổi tần số của nó.

— Nghe

Đây là một bộ phận kín để các lực sẽ được tạo ra trên thân vỏ kim loại khi áp suất được lấy ở trên hoặc dưới danh nghĩa. Điều này sẽ có một số hiệu ứng. Bạn đã thấy bao nhiêu thay đổi? Ngoài ra, đó là cộng hưởng sê-ri hay song song mà bạn đang đo và đó là tinh thể được chỉ định sẽ được sử dụng trong sê-ri hoặc cộng hưởng song song?

— Andy aka

@Andyaka Đó là một tinh thể cơ bản mở ra chân không

— Dirk Bruere

2

Độ ẩm cũng phải có tác dụng làm ẩm, khi mở ra không khí. Hạ 'Q'.

— Tùy chọn

3

Khi bạn đang làm việc ở mức độ gần hoàn hảo, thật dễ dàng để tìm thấy một cái gì đó làm cho nó kém hoàn hảo.

— Sparky256

10

Hãy nhớ rằng một tinh thể hoạt động trên chuyển động cơ học. Khi một cái gì đó rung động trong không khí, một số năng lượng được truyền vào không khí. Loa dựa vào điều này, ví dụ.

Bất cứ thứ gì rung động trong không khí sẽ tạo ra âm thanh, có nghĩa là một nguồn năng lượng từ vật rung được truyền vào không khí. Với không khí xung quanh tinh thể, một số năng lượng được lưu trữ khi cộng hưởng bị mất trong không khí mỗi chu kỳ. Hiệu quả này làm giảm Q của tinh thể. Hiệu ứng này phải khá nhỏ, nhưng dường như không thể đo được ở mức PPB.

— Máy tiện Olin
nguồn

10

Đó là một tinh thể cơ bản mở ra chân không

Sau đó, giảm xóc trên chuyển động cơ học phụ thuộc vào áp suất và điều này có thể làm thay đổi một chút đỉnh cộng hưởng (loạt và song song). Nó sẽ tạo ra sóng âm đại diện cho tổn thất đối với mạch cộng hưởng và trong chân không, tổn thất này sẽ ít hơn và có khả năng tần số cộng hưởng sẽ tăng nhẹ.

— Andy aka
nguồn

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}

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

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

Tóm lại, áp lực chắc chắn ảnh hưởng đến tần số cộng hưởng của tinh thể Thạch anh : bằng cách sử dụng cẩn thận các công thức trên và các đặc điểm (đã biết?) Của tinh thể thạch anh của bạn, bạn có thể thử đánh giá xem nó có thực sự mang lại cho bạn không quá lớn "thay đổi tần số cộng hưởng mà bạn đo được. Cuối cùng, hãy để tôi chia sẻ với bạn một vài lưu ý :

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

[1] Blackburn, JF (1949), Cẩm nang thành phần , Phòng thí nghiệm bức xạ MIT Series 17, New-York, Toronto và London: McGraw-Hill Book Company, Inc.

— Daniele Tampieri
nguồn

2

Một cách khác để xem hiệu ứng (mặc dù chỉ là xấp xỉ) là khi áp suất tăng, nhiều khí quyển di chuyển cùng với tinh thể khi nó rung (độ sâu của da) và theo một nghĩa nào đó, làm tăng khối lượng của nó, do đó làm chậm độ rung của nó. Tất nhiên, mô hình này sẽ sụp đổ nếu tốc độ rung đặt chuyển động tinh thể lên trên tốc độ âm thanh ....

— Kim cương Jeff
nguồn

2

Ngoài những gì người khác đã viết, tôi nói, đó là tần số lỗi phụ thuộc vào tỷ lệ điện dung tải hiệu dụng trên điện dung chuyển động Ngoài độ tự cảm nối tiếp dẫn đến giá trị Q cộng hưởng. Tôi đã làm việc với nhiều loại tinh thể khác nhau từ cắt 5 ° X cho VLF cho đến các đường cong cắt AT tiêu chuẩn của bạn, có đáp ứng nhiệt độ bậc ba và Q> 10.000 và Q rất cao từ 100.000 trở lên cho các tinh thể cắt SC thường được tìm thấy trong tất cả các OCXO.

Khả năng cực của tần số trung tâm của bất kỳ Crystal nào chỉ phụ thuộc vào Q và tỷ lệ tụ tối đa / phút được áp dụng. Tôi giả sử điều này là để cộng hưởng song song. Xem xét kết quả của bạn là 400 ppb hoặc 0,4 ppm, tôi hy vọng đây là một tinh thể cắt AT tiêu chuẩn. Chúng có thể được kéo dài ít nhất +/- 200 ppm. Tôi cũng có thể giả định rằng bạn đã chọn một góc cắt tạo ra độ nhạy bằng 0 đối với nhiệt độ tại điểm đặt T hoặc điểm dốc null khác ở nhiệt độ nào đó.

Do đó, tỷ lệ 0,4 / 200 [ppm / ppm] chỉ 0,2% nhưng dường như quá mức. Một tinh thể cắt SC gồ ghề nên nhỏ hơn 1000 lần.

Tôi hy vọng cái nhìn sâu sắc này sẽ giúp sửa chữa lỗi của bạn.

Trong một lần trong sự nghiệp, tôi có thể kiểm tra bất kỳ tinh thể AT nào và ngoại suy phương trình bậc 3 của f so với <100 ppb chỉ bằng hai phép đo f ở 40C, 70C từ phương trình xuất phát từ khớp đường cong đa thức. Điều này giúp tạo ra một TCXO 25 xu 1ppm trong sản xuất.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
nguồn