Резонанс в пьезоэлектрических резонаторах

Резонанс в пьезоэлектрических резонаторах 244 -- сегнетоэлектриках 499 [c.553]

Б. С. Аронов, Р. Е. Пасынков. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР — пьезоэлектрический преобразователь с ярко выраженными резонансными свойствами вблизи собств. частот колебаний механич. системы (см. также Резонанс). Представление П. р. в внде эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами см. на рис. 1. При внеш. [c.191]

Таким образом, ненагруженный пьезоэлектрический резонатор вблизи резонанса можно представить эквивалентной схемой, показанной на фиг. 61, в которой несколько не строго учитываются также механические потери путем включения сопротивления Я = 1/((оС ), где Q — механическая добротность. В этом случае [c.294]

Как было показано выше, ЭЭС пьезоэлектрического резонатора с двумя электродами можно рассматривать как двухполюсник, образованный бесконечным числом параллельно соединенных резонансных цепочек L., С/, R, и емкостью Со (рис. 4.6). На практике, как правило, представляет интерес поведение пьезоэлектрического резонатора вблизи определенного А-го резонанса. Затем, как было показано в работе [74], в окрестности резонансной частоты ш можно заменить резонансные цепочки с индексами / > А конденсаторами емкостью p , а резонансные цепочки с индексами i < h — конденсаторами емкостью - p . Емкости p и - Ср, можно объединить со статической емкостью Со и ЭЭС пьезоэлектрического резонатора с двумя электродами вблизи резонансной частоты представить в виде параллельного соединения резонансной цепочки L, Сн, Rh и емкости Ср (рис. 4.8). Если около резонансной частоты ш не существует никакого другого резонанса, то влияние емкостей pi и -Ср, по сравнению с воздействием общей параллельной емкости бывает незначительным и можно принять Ср = Со. [c.136]

Рис. 4.8. Эквивалентная электрическая схема пьезоэлектрического резонатора в виде двухполюсника вблизи Л-го резонанса.

Предположим вначале, что пьезоэлектрический резонатор, эквивалентная схема которого приведена на рис. 4.8, имеет лишь одии собственный резонанс (Л = 1). Импеданс 2(ш) такого резонатора можем записать в виде [c.139]

Для измерения параметров ЭЭС пьезоэлектрических резонаторов, т. е. Резонансной частоты, динамической индуктивности а или динамической емкости Са, последовательного эквивалентного сопротивления Ла и добротности 2а используют различные резонансные методы. При этом измерения проводятся вблизи соответствующего Л-го резонанса. Измерение статической емкости осуществляется на частоте, удаленной от частоты резонанса настолько, насколько это возможно, чаще всего на частоте 1 кГц. При использовании резонансных методов пьезоэлектрические резонаторы Включают в схему соответствующего передаточного звена [101] нли в мо- [c.165]

Динамическую емкость Сн эквивалентной электрической схемы пьезоэлектрического резонатора вблизи Л-го резонанса можно определить, измерив расстройку A/ i и Д 2 резонансной частоты резонатора с помощью двух емкостей ,i и С,2, включенных последовательно с резонатором. Этот способ впервые был описан в работе [104]. [c.167]

Пьезоэлектрические резонаторы используются также для создания дискриминаторов на относительно узкие полосы частот. При этом кристаллические дискриминаторы могут быть реализованы на основе отдельно выполненных резонаторов или монолитных структур. Принципиальная схема кристаллического дискриминатора показана на рис. 5.69. Входное напряжение 111, подключенное к параллельной 1С-цепочке, воздействует через конденсатор Св на последовательную комбинацию пьезоэлектрического резонатора К и конденсатора Сг. Напряжения, возникающие на резонаторе и конденсаторе, выпрямляются диодами В и >г. Разность выпрямленных напряжений появляется на последовательной комбинации сопротивлений и Лг. Зависимость выходного напряжения Уг от частоты входного напряжения VI для дискриминатора с номинальной частотой 10,7 МГц приведена на рис. 5.70. Характеристика дискриминатора почти линейная в интервале частот 5 кГи от номинальной частоты. Ширина линейного диапазона зависит от разности частот последовательного и параллельного резонансов резонатора. [c.248]

Частотный спектр ограниченной пьезоэлектрической пластины вблизи резонанса сдвиговых колебаний по толщине, как следует из теории, приведенной в гл. 3, имеет большое число паразитных резонансов. Особенно сильно проявляются изгибные колебания, связанные со сдвиговыми колебаниями по толщине, а также негармонические составляющие высших порядков сдвиговых колебаний по толщине. На рис. 3.5 показан вычисленный частотный спектр резонаторов в форме прямоугольной пластины с отношением ширины к толщине Ь/а = 28,24 и ориентацией УА //- 38° 10 в за- [c.194]

Резонаториые преобразователи. Преобразователи этого типа представляют собой генераторы с электромеханической обратной связью через частотно-избирательный элемент, параметры которого зависят от производимого на него воздействия (рнс. 17). Генератор с пьезоэлектрическим резонатором в цепи обратной связи возбуждается на частоте / , равной Л/с /2/, где — скорость распространения используемых звуковых волн N — целое число I —длина пути волн в резонаторе. Если на резонатор действует сила, его размеры и механические свойства, а с ними и частота генерации, изменяются в первом приближении пропорционально силе. Таким образом, преобразователь является управляемым силой генератором с частотной модуляцией [16] и близок к емкостным или индуктивным МЭП с частотным выходом, однако в последних используется не механический, а электрический резонанс. [c.205]

Механические резонаторы в виде тонких круглых дисков часто используются при возбуждении осесимметричных колебаний в окрестности основной частоты толщинного резонанса. Уже первые опыты применения таких резонаторов показали необоснованность надежд на то, что в случае малой относительной толщины главная толщинная форма колебаний будет иметь близкое к поршневому движение плоских поверхностей диска [75, 264]. Кроме усложнения форм колебаний, значительные трудности встретились при объяснении структуры спектра собственных частот. Как отмечается в работе [121, с. 164], ... хотя при конструировании пьезоэлектрических резонаторов возникает много сложностей, ни одна из них не оказывается столь трудно преодолимой, как определение многочисленных мод колебаний в кристаллических пластинах. Первые опыты практического применения высокочастотных резонаторов с колебаниями по толщине были почти безуспешными вследствие казавшегося бесконечным ряда нежелательных сигналов вблизи основной модЫ колебаний . Наличие цилиндрических граничных поверхностей, особенности волноводного распространения в упругом слое, специфика отражения упругих волн от свободной границы обусловливают появление большого числа резонансов, сосредоточенных вблизи основного толщинного. Отмеченные обстоятельства явились стимулом к проведению многочисленных исследований, целью которых было получение данных для лучшего понимания природы толшин-ного резонанса в диске. [c.211]

Ненагруженный пьезоэлектрический резонатор имеет большое значение не только как инструмент для исследования физических свойств пьезоэлектрических материалов, ио и как элемент электрических схем, который используется в частотно-селективных цепях и в цепях, управляющих частотой. Эквивалентную схему такого резонатора можно получить, замыкая накоротко все пары механических клемм (т. е. полагая / 1 = О, / 2 = О и т. д.) и проводя соответствующие тригонометрические преобразования. Ненагруженный пьезоэлектрический резонатор является двухполюсником обычно он используется в ограниченной области частот вблизи одного из его резонансов, и поэтому его можно представить эквивалентной схемой с сосредоточенными постояиными, подобной той, которая получается при закорачивании механических клемм в эквивалентной схеме, показанной на фиг. 60. Использование в двухполюснике электромеханического трансформатора не дает каких-либо преимуществ, поэтому после пересчета механических элементов 1 и С1 на электрическую сторону его можно исключить. В рассматриваемом случае пьезокерамического стержня, совершающего продольные колебания по длине, с электродами, нанесенными на боковые поверхности, после пересчета эти элементы записываются следующим образом [c.294]

В качестве основного элемента на объемных ультразвуковых волнах служит пьезоэлектрический резонатор или совокупность резонаторов, объединенных в многорезонаторную упругосвязанную или электрически связанную структуру. Под понятием пьезоэлектрический резонатор понимают обработанную пластину (или стержень) из пьезоэлектрика, снабженную двумя или более электродами и совершающую колебания на частоте, близкой к частоте собственного резонанса, синхронно с синусоидальным напряжением, подаваемым на электроды. [c.10]

Наряду с интервалом между частотами параллельного и последовательного резонансов важную роль при использовании пьезоэлектрического резонатора в электрических цепях играет также интервал между резонансной и антирезонансной частотами. Этот интервал завнеит от целого ряда величин, влияние которых будет рассмотрено при описании свойств ЭЭС в комплексной гауссовой плоскости. [c.139]

Предположим, что последовательно с пьезоэлектрическим резонатором с двумя электродами вкпючеио реактивное сопротивление X, (рис. 4.13, а). Элементы ЭЭС в окрестности А-го резонанса обозначим л, Сн, Ян и Ср (рис. 4.13, б). Полученную таким образом схему можно заменить схемой с элементами Ьн, Сн, Лл, (рис. 4.13, в). Рассмотрим элементы этой новой схемы, которая является ЭЭС пьезоэлектрического резонатора с последовательно подключенным реактивным сопротивлением. [c.142]

Детальный анализ пьезоэлектрических резонаторов со сдвиговыми колебаниями по толщине и с электродами, покрывающими брусок лишь частично, показал, что при соответствующем подборе размеров и толщины электродов некоторые типы колебаний, распространяющихся вне металлизированной области, затухают по экспоненте. Это обстоятельство было использовано для подавления части паразитных резонансов и, кроме того, послужило стимулом для создания весьма интересных в отношении практического применения многорезонаторных упругосвязанных структур. Свойства таких структур рассмотрим на примере двухрезонаторной структуры. [c.215]

Кварцевый резонатор представляет собой кварцевую пластину, помещенную в баллон (обычно вакуумный) и зажатую между двумя держателями (выводами). Кварцевая пластина, определенным способом вырезанная из кристалла кварца, обладает пьезоэлектрическим эффектом. Действие этого эффекта сводится к тому, что пластина начинает колебаться (механически), когда к ее граням приложено напряжение переменного тока. Амплитуда механических колебаний резко возрастает, когда частота приложенного напряжения приближается к частоте механического резонанса пластины. Вместе с ростом механических колебаний пластины падает ее электрическое сопротивление источнику пpилoжeнJ ного напряжения. Вследствие этого кварцевая пластина ведет себя как острый резонансный контур. Эквивалентная схема кварцевого резонатора и зависимость реактивной составляющей его полного ( противления от частоты показаны на рис. 24. 18. Величина эквивалентной индуктивности Ьх имеет порядок [c.756]

Измерители частот, использующие явление электромеханического резонанса, нашли широкое применение в современной радиотехнике, в частности в качестве контролеров устойчивости частоты высокочастотного передатчика. К числу последних принадлежат пьезокварцевые резонаторы, обычно исполняемые в виде пластинки моно-кристаллич. кварца, вырезанного определенным образом по отношению к осям (см. Пьезокварц) и помещенного в специальной оправе в стеклянный запаянный баллон, наполненный смесью газов гелия с неоном при давлении ок., 10 мм. В этом случае, когда к электродам кварца приложена переменная эдс с частотой, равной собственной частоте пьезокварцевой пластинки, последняя приходит в интенсивные колебания, в результате чего появляется эдс обратного пьезоэлектрического. эффекта, сопровождаемая сильной ионизацией неона, вызывающая тлеющий разряд (свечение). При малой входной эдс свечение продолжается на полосе частот шириной в несколько Нг, что дает возможность производить измерение и особенно контроль устойчивости частоты с большой точностью. Малое затухание, низкий температу рный коэфициент и постоянство собственной частоты позволяют использовать кварцевые резонаторы для целей настройки и контроля устойчивости частоты передающих радиостанций с точностью порядка сотых долей %. [c.406]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...