ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Температурная и временная стабильность параметров ЭЭС из "Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах " Для практических целей важно знать не только значения параметров схем, но и их температурные и временные изменения. Обычно представляют интерес изменения резонансной частоты последовательно включенных эквивалентного сопротивления или индуктивности, а также интервала между частотами параллельного и последовательного резонансов в широком диапазоне температур. В зависимости от времени обычно исследуется лишь частота последовательного резонанса. [c.145] Кривая рассчитана дп значений 7/ = -1,54- 10 К , 7/ = -42,0- 10 К и = -93,35 10 К кружки обозначают точки измерения лля стержня длиной 50 мм, шириной 7 мм И толщиной 0,8 мм. [c.146] Здесь /л — резонансная частота резонатора при температуре 0, /ло — резонансная частота при температуре 0о, в окрестности которой аппроксимируется температурная зависимость резонансной частоты. [c.146] Резонансную частоту //, пьезоэлектрического резонатора в ннде стержня или пластины можно рассматривать как функцию его размеров, плотности, коэффициентов упругости н т. д., т. е. как функцию величин, которые обозначим в общем случае хг. [c.146] В настоящее время температурные коэффициенты л-го порядка коэффициентов жесткости и податливости определяют двумя способами. Первый способ был предложен Бехманном и наиболее широко используется, в том числе и в часто цитируемой работе [75]. Температурные коэффициенты ко-эффициентон жесткости и податливости определены экспериментальным методом путем измерения температурной зависимости резонансной частоты при использовании значений температурных коэффициентов линейного и объемного расширения и т.п. [c.148] Полученные таким образом эффективные температурные коэффициенты коэффициентов жесткости и податливости. соответствуют температурной зависимости промежуточных положений материальньцс точек пластины и естественно, что использование их возможно лишь при тех же условиях, при которых они были определены. [c.148] Второй способ основан иа нелинейном описании колебаний пьезоэлектрического резонатора. Он был подробно рассмотрен в работах [76] и [77]. [c.148] Анализ базируется на предположении, что колебания совершаются в результате воздействия малого линейного динамического поля при наличии предварительного напряжения, вызванного температурой. Частотное уравнение рассматриваемого типа колебаний может быть выражено в виде частот отдельных материальных точек пластины, не зависящих от температуры. На эту возможность было указано в работе [78]. Частотное уравнение имеет один и тот же внд при использовании обоих указанных способов описания температурных коэффищ1ентов. Используя относительные координаты получим, что значения плотности и резонансной частоты, которые обусловливают размеры пластины, не зависят от температуры, причем температурные коэффициенты коэффициентов жесткости и податливости, определенные вторым способом, отличаются от эффективных температурных коэффициентов констант упругости, полученных первым способом. [c.149] Ввиду того что второй способ определения температурных коэффициентов в настоящее время не нашел широкого распространения, в дальнейшем будем пользоваться эффективными температурными коэффициентами констант упругости. [c.149] Аналогично температурной зависимости резонансной частоты можно выразить температурную зависимость индуктивности ЭЭС резонатора. Однако в этом случае требования к температуре существенно ниже, поэтому нет необходимости искать такую ориентацию среза резонатора, при которой температурный коэффициент индуктивности был бы равен нулю. Для применяемых типов пьезоэлектрических кварцевых резонаторов температурный коэффициент индуктивности находится, как правило, в пределах 10-5—10 К . [c.149] Со временем под влиянием различных физических изменений внутри и иа поверхности резонатора происходит постоянное необратимое изменение резонансной частоты резонатора. Относительное изменение резонансной частоты за точно установленный интервал времени называют стабильностью (точнее, нестабильностью) резонансной частоты резонатора. В зависимости от величины интервала времени говорят о кратко- и долговременной стабильности. В первом случае имеются в виду интервалы времени порядка секунд или минут во втором случае речь идет о сутках, неделях, месяцах или годах. [c.150] Долговременная стабильность резонансной частоты резонатора, которую часто называют старением , зависит от свойств используемого пьезоэлектрического материала, а также от ориентации, размеров, типа колебаний, обработки и конечного исполнения резонатора. [c.150] У пьезоэлектрических кристаллических резонаторов, помещенных в вакуум или герметичный корпус, заполненный газом, не вызывающим коррозию электродов или поверхности пластины, в большинстве случаев со временем происходит повышение резонансной частоты. При длительном наблюдении за резонансной частотой можно выделить дна периода. В течение первоначального периода, продолжающегося от нескольких недель до нескольких месяцев, временную зависимость резонансной частоты можно описать некоторой монотонно возрастающей функцией с монотонно убывающей до нуля производной. В течение второго периода более или менее регулярное значение резонансной частоты изменяется около постоянного или незначительно меняющегося среднего значения. [c.150] Старение указанной группы пьезоэлектрических резонаторов в начальный период может быть вызвано отделением мельчайших частиц пластины или электродов при колебаниях, изменением упругих свойств электродов с течением времени, диффузионными процессами, протекающими в электродах и поверхностных слоях пластины, нарушенных при обработке и т. п. Вследствие диффузионных процессов изменяется (как правило, уменьшается) внутреннее напряжение в электродах и поверхностных слоях пластины, связанное с предварительной температурной обработкой при этом происходит перемещение массы в те области, где колебания менее интенсивны. Влияние температурной обработки электродов настолько существенно, что может явиться причиной и обратного характера старения, т. е. уменьшения резонансной частоты с течением времени. [c.150] Кружки обозначают измеренные величины [166], линия — расчетную кривую, соответствующую выражению (4.95) для К = 3,28 10 с [Л -/- // = 5,1 10 изменение частоты дано в логарифмическом масштабе. [c.152] На рис. 4.18 приведена измеренная временная зависимость резонансной частоты плоско-выпуклого резонатора ЛГ-среза с резонансной частотой 2,5 МГц, работающего на пятой гармонике сдвиговых колебаний по толщине. [c.152] У стандартных пьезоэлектрических резонаторов величина старения обычно выше и составляет (1 2)- 10 за год. [c.153] Вернуться к основной статье