Собственная частота кварцевой пластинки

Фиг. IX.5. Собственные частоты / кварцевых пластинок толщиной d в стержней длиной Д а также соответствующие этим частотам длины волн в воздухе и в воде qqQ Сплошные линии — собственные частоты. Для кри-

Кварцевая пластинка среза X возбуждается генератором электрических колебаний, частота которого устанавливается равной собственной частоте колебаний пластинки. Эта пластинка при своих колебаниях непрерывно излучает ультразвуковые волны, распространяющиеся в виде ультразвукового пучка в среде, где желательно измерить скорость ультразвука и его поглощение. Дойдя до металлической пластинки-отражателя, строго параллельной плоскости кварцевой пластинки, ультразвуковые волны полностью отражаются и, двигаясь в противоположном направлении, доходят до поверхности излучателя. Благодаря наложению падающих и отражённых волн возникает явление интерференции — образование стоячих волн. Стоячие волны оказывают на излучающую кварцевую пластинку определённое воздействие (реакцию), которое становится наибольшим, когда расстояние между плоскостью пластинки и отражателем делается равным целому числу полуволн. Эта реакция регистрируется при помощи электроизмерительных приборов. [c.189]

Кварцевая пластинка среза X возбуждается генератором электрических колебаний, частота которого устанавливается равной собственной частоте колебаний пластинки. Эта пластинка при своих колебаниях непрерывно излучает ультразвуковые волны, распространяющиеся в виде ультразвукового пучка в среде, где желательно измерить скорость [c.190]

На рис. 3-17 изображен график для определения собственных резонансных частот кварцевых пластинок и стержней, и также соответствующих этим частотам длин звуковых волн в воздухе н воде Л. 35]. [c.96]

Основная частота собственных колебаний кварцевой пластинки ( -срез) 1к > толщине определяется размером пластинки ч может быть подсчитана по уравнению [c.22]

Если частота колебаний, соответствующая колебательному контуру, близка к частоте собственных колебаний кварцевой пластинки, то при изменении ёмкости конденсатора С постоянная и переменная слагаемые анодного тока будут изменяться так, как это изображено на рис. 14. [c.33]

Упругие свойства пьезоэлектрических кристаллов таковы, что из них можно делать пластинки, обладающие очень высокими собственными частотами колебаний — вплоть до десятков мегагерц. Например, в кварцевой пластинке могут возникать продольные упругие волны Б направлении ее толщины. Так как поверхности пластинки свободны, на них должны получаться пучности скоростей и узлы деформаций и на толщине пластинки должно укладываться целое число полуволн. Поэтому частота основного тона этих колебаний / определится из условия, что на толщине пластинки уложится одна полуволна (рис. 474). Следовательно, длина упругой волны в пластинке X = 2d, а так как Я = с//, i-де с — скорость распространения упругих волн в кварце, то [c.744]

Переменное напряжение, подаваемое на электроды кварцевой пластинки, создаётся ламповым генератором, частоту которого делают равной частоте собственных колебаний пластинки— основной или соответствующей высшей гармоники. Напряжение на выходе генератора составляет от нескольких сот до нескольких тысяч вольт. Так как кварц — прекрасный изолятор и обладает большой электрической прочностью, к нему для получения значительных амплитуд колебаний можно прикладывать-напряжения большой величины. Некоторые [c.167]

Чтобы получить большую площадь поверхности, использовалась не одна кварцевая пластинка, которую трудно сделать больших размеров, а целый ряд пластинок (мозаика), имеющих одинаковую толщину и одинаковый тип среза (срез X). Эта мозаика из пластинок кварца помещалась между двумя стальными пластинами, игравшими роль электродов. Одна из стальных пластин контактировала с водой, излучая ультразвуковые колебания. Вся система в целом имела собственную частоту 18—20 кгц. Импульсы напряжения подавались на стальные электроды через определённые промежутки времени, что достигалось при помощи моторчика, вращающегося со строго постоянной скоростью и прерывающего контакт от источника напряжения. Затухающие ультразвуковые импульсы после отражения от дна приходили обратно в виде эхо и воспринимались тем же излучателем ультразвука, служащим в это время уже приёмником. После усиления принятых отражённых импульсов особым устройством, имеющим много общего со шлейфовым осциллографом, производилась запись [c.331]

Ланжевена для посылки ультразвуковых волн в горизонтальном направлении. Чтобы получить большую площадь поверхности, использовалась не одна кварцевая пластинка, которую трудно сделать больших размеров, а целый ряд пластинок (мозаика), имеющих одинаковую толщину и одинаковый тип среза (срез X). Эта мозаика из пластинок кварца помещалась между двумя стальными пластинами, игравшими роль электродов. Одна из стальных пластин контактировала с водой, излучая ультразвуковые колебания. Вся система в целом имела собственную частоту 18—20 кгц. Импульсы напряжения подавались на стальные электроды через определенные промежутки времени, что достигалось при помощи моторчика, вращающегося со [c.343]

Пренебрегая поперечными колебаниями, обусловленными поперечным сжатием (т. е. считая пластинку, имеющей бесконечно большие размеры), собственную частоту основного колебания прямоугольных кварцевых пласти- [c.96]

Волна второй гармоники в жидкости принимается кварцевым приемником Яаш с собственной частотой 2со. После этого приемника стоит фильтр-пробка ФЯи, которая не пропускает частоту со (кварцевая пластинка в воде с собственной частотой 2со имеет широкую полосу пропускания и может принимать частоту со). После фильтра-пробки сигнал 2со попадает далее на резонансный усилитель Уз , настроенный на частоту 2со. После усилителя импульсный сигнал 2со подается на индикатор Я, например на осциллограф. Передвигая приемник Яао) относительно излучающей кварцевой пластинки Ящ, мы увидим (рис. 3.4), что амплитуда второй гармоники, будучи равной нулю вблизи самого излучателя, увеличивается, достигая максимума на некотором расстоянии (это расстояние назы- [c.73]

Рис. 203. Электромеханическая автоколебательная система. Здесь кварцевая пластинка совершает незатухающие колебания, частота которых равна одной из ее собственных частот.

Приложим к кварцевой пластинке переменное электрическое поле таким образом, чтобы направление поля совпадало с пьезоэлектрической осью мы можем это сделать, например, поместив пластинку между обкладками конденсатора, подключенного к источнику переменного тока (фиг. 73). В соответствии с фазой переменного поля кварц будет попеременно сжиматься и растягиваться на одну и ту же величину. Иными словами, в такт с переменным полем в кварце возбудятся упругие колебания, амплитуда которых достигнет максимума, когда частота электрического поля окажется равной собственной частоте механических колебаний пластинки. [c.75]

Формулы (916) и (926), а также (91 в) и (92в) позволяют по заданным размерам кварцевой пластинки или стержня найти частоту или длину волны электрических колебаний, при которой кварц возбуждается на собственной частоте. [c.77]

Для получения при помощи пьезоэлектрических кварцевых пластинок еще более высоких ультразвуковых частот остается только один путь в пластинках с более низкой собственной частотой возбуждать колебания высших порядков. Правда, отдаваемая пластинкой колебательная мощность при этом уменьшается, но зато такой метод возбуждения позволяет без опасности пробоя увеличить электрическую мощ- [c.83]

Конструкция прибора позволяет легко менять кварцы, подбирая кристалл с нужной площадью поверхности и собственной частотой. Нижней части прибора можно также придать такую форму, чтобы кварц реагировал на звуковые волны, распространяющиеся не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении. Напряжение, возбуждающееся в кварцевой пластинке при колебаниях по толщине зависит только от величины упругих деформаций, но не от площади поверхности пластинки поэтому можно выбирать приемный кварц небольших размеров, чтобы он меньше искажал звуковое поле ). [c.151]

Поэтому, как правило, кварцевую пластинку заставляют колебаться с частотою, совпадающей с частотою её собственных колебаний. [c.21]

Ф н г. 74. Собственные частоты / кварцевых пластинок толщиной й и стержней длиной I, а также соответствующие этим частотам длины волн в воздухе возц- и в [c.76]

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]

Известным недостатком описанных выше пьезоэлектрических излучателей является то, что все они способны излучать колебания лишь некоторых фиксированных частот, равных основной и высшим собственным частотам. Для многих целей необходим излучатель с плавно регулируемой частотой. Кварцевые пластинки, работающие в жидкостях, обладают более широкой резонансной кривой (см. фиг. 79), и это позволяет, особенно при достаточно мощном генераторе высокой частоты, излучать звук и на частотах, лежащих вне резонанса. Бхагавантам и Бхи-масенахар (256, 257] следующим образом решили проблему излучателя для измерительных целей с плавной регулировкой частоты. Они используют ориентированную по оси X кварцевую [c.85]

Столь же подходящими механическими свойствами обладает и турмалин к сожалению, однако, он встречается в природе только в относительно небольших кусках и из него удается вырезать излучатели диаметром лишь до 1—2 см. Особенно ценным является высокое значение модуля упругости турмалина (16,03-10 дин/см ) благодаря этому при одинаковых собственных частотах турмалиновая пластинка приблизительно на 35% толще кварцевой (Штраубель [c.92]

Схем1л включения кварца в колебательный контур весьма разнообразны. Принципиально все схемы, работающие на частоте, совпадающей с частотою собственных колебаний кварцевой пластинки, могут быть разделены на две группы к первой гру1шс относятся разлпчн1)1е способы включения кварца в так называемой осцилляторной схеме и ко второй группе включения кварца — в схеме затягивания . Осцилля-торная схема изображена на рис. 13, а и б. В первом случае [c.32]

Во втором типе поверх кварцевой пластинки или сзади нее наклеивается электрод в виде тонкой (несколько сотых миллиметра) стальной пластинки. В этом случае система колеблется на частоте, близкой к частоте собственных колебаний кварцевой пластинки, но немного ниже ее. При этом излучаемая мощность уменьшается, но это уменьшение невелико. Стальная пластинка приклеивается к кристаллу специальным клеем (например, замазкой Хотинского), воском или цементируется каким-либо другим образом. Применение воска дает удовлетворительные результаты, и с ним весьма просто обращаться Воск расплавляют па горячей металлической пластине, а кристалл и держатель для него одновременно нагревают до точки плавления воска. Между держателем и кристаллом желательно иметь минималь- [c.71]

Блок-схема одного из вариантов этого метода [46] показана на рис. 75. Здесь 1 — низкочастотный модулятор. Модулированный по амплитуде высокочастотный сигнал от генератора 2, после фильтра-пробки 3 на частоту модуляции, подается на источник ультразвука 5 (кварцевую пластинку). В стержне 6, в результате нелинейного взаимодеист-. ВИЯ компонент спектра модулированного сигнала, выделяется низкая частота модуляции, иначе говоря, происходит детектирование на нелинейной упругости стержня. Если частота детектированного сигнала совпадает с одной из низших собственных частот стержня, наблюдается резонанс. При высокой добротности стержня детектированный сигнал достаточно велик и принимается низкочастотным бесконтактным магнитоэлектрическим приемником 8, затем усиливается усилителем 9 и подается на осциллограф 10-, 4 ж 11 — вольтметры. На немагнитные стержни приклеивалась ферромагнитная пластинка 7. [c.338]

Конструкция приемника для такой установки весьма проста в корпусе (дюралевая или латунная трубка) в передней части крепится кварцевая пластинка с собственной частотой, близкой к частоте выделяемой второй гармоники. Электроды пластинки с обеих сторон могут непосредственно соприкасаться с водой, однако для жидкостей с большей электропроводностью, чем вода, необходима изоляция пластинки от жидкости. Для этого приемную пластинку можно поместить в специальном держателе с корпусом, заполненным трансформаторным маслом. Если же жидкость представляет собой воду, то трубка с задней стороны может быть без задней стенки. Нужно обеспечить возможность передвижения приемника вдоль кюветы и установку плоскости приемника параллельно плоскости излучающей цла-стинки. [c.380]

ПЬЕЗОКВАРЦ, кварцевая пластинка, в которой механич. колебания вызваны переменным электрич. полем. Механич. колебания возможны во всяком упругом теле, следовательно ив кварце. Главные их формы показаны на фигуре (в сильно увеличенном виде) I—колебания по толщине II—колебания подлине III—изгибательные колебания. В кварце они создаются переменным эдектрич. полем, создаваемым подводимыми от внешнего источника зарядами на электроды А, В и вызывающими пьезоэлектрич. сжатия и расширения. Пластинки в случаях I и II вырезаются перпендикулярно к электрич. оси кристалла (см.Пьезоэлектричесшво) в случае III пластинка вырезается вдоль по электрич. оси (расположение электродов сложнее). Практически заметные колебания получаются, если частота переменного электрич. поля совпадает с частотою собствен-W/////,/ 777777 7/77M НЫХ колебаний кри- [c.339]

Так, например, ак показано стрелками на графике, собственная частота колеблющейся по толщине кварцевой пластинки толщиной 0,7 см составляет, /=4 0 5 кгц-, этому в воздухе соответствует длина звуковой В олны Яво,1д = =0,086 см, а в воде Явод = 0,37 см. [c.97]

Кварцевые термометры. (КТ). Температурные зависимости собственной резонансной частоты кварцевых пьезозлементов в сильной степени зависит от ориентации пластинки кварца относительно ее тфисташюграфических осей. Для термометра применяют элемент с такими срезами, чтобы температурный коэффициент частоты (ТКЧ) бьш максимален. Такие датчики можно вкшочить в схему высокочастотного (или релаксационного) генератора, частоту которого можно измерить непосредственно частотомером. Лучшие результаты дает схема, в которой частота датчика сравнивается с частотой опорного пьезоэлемента, вырезанного из кварца с ориентацией среза, при которой ТКЧ минимален. Разностная частота является линейной функцией температуры. [c.88]

Другой метод изучения нелинейных искажений состоит в наблюдении формы волны при помощи широкополосной аппаратуры — приемника и усилителя. Так, при измерениях в воде на ультразвуковой частоте 1 МГц желательно иметь собственную частоту приемной кварцевой пластины не менее 10 МГц и усилитель, пропускающий частоты в полосе до 10 МГц. На рис. 3.5 приведены осциллограммы формы плоской ультразвуковой волны в воде на частоте 1 МГц синусоидальной у излучателя (х=0) (интенсивность волны 5-10 Вт/м ). При удалении приемной кварцевой пластинки от излучателя видно, как волна принимает тш-лообразную форму. Следует обратить внимание, рассматривая эти осциллограммы (фотографии получены с экрана катодного осциллографа), что пилообразная волна несимметрична нижняя ее половина несколько меньше по амплитуде и более плавная. Кроме того, имеются небольшие осцилляции в верхней части осциллограммы они вызваны, по-видимому, либо недостаточной шириной полосы пропускания приемного тракта, либо явлением дисперсии, обусловленной наличием пузырьков газа в воде ([1], с. 97). Заметим, что на больших расстояниях (>20 см) амплитуда волны заметно убывает. [c.75]

Формулы (91а) и (92а) определяют собственную частоту основных колебаний кварцевой пластинки или стержня они верны лишь в первом приближении, ибо в телах конечных размеров вследствие поперечного сжатия возбуждаются колебания, ориентированные в других направлениях, которые, будучи связаны с основными колебаниями, приводят к изменению их собственной частоты, и вопросы подробно рассмотрен Гибе и Шейбе 1712] и Гибе и Блехшмидтом [709]. Колебания по толщине теоретически исследованы Кога [11041 и Бехманом 1208]. Как показывают опыты, впервые проведенные Хандом 1947], для колебаний кварцевой пластинки по толщине справедлива формула [c.75]

Описанный метод, использованный с некоторыми изменениями также Виссом [2182] при постройке им самопишущего интерферометра (см. гл. IV, 1, п, 2), лежит в основе некоторых наиболее точных приборов для измерения длин ультразвуковых волн. Современные приборы такого типа обеспечивают точность измерения длины волны до 0,05%. Хаббард [924, 931] указывает, что, обратив ультразвуковой интерферометр, можно с его помощью проверять точность изготовления резьбы в микрометрических винтах, Оздоган [1457, 3676] применил ультразвуковой интерферометр для определения истинных собственных частот прямоугольных кварцевых пластинок. [c.159]

На фиг. 258 представлено несколько фотографий, полученных методом отраженного света. На фиг. 258, а виден источник звука в виде круглой кварцевой пластинки, колеблющейся однородно на собственной частоте 4,6 мггц. На фиг. 258, б дано изображение неоднородно колеблющейся кварцевой пластинки. Ясно видна небольшая часть поверхности справа внизу, которая вообще не колеблется, в то время как другие две части разделены линией. На фиг. 258, в дано изображение куска листовой латуни с тремя отверстиями разной величины и на фиг. 258, г— изображение ключа перед источником звука в виде кварцевой мозаики диаметром 110 мм с собственной частотой 2,4 мггц. В новой работе Мейера и Троммлера [4868] можно найти еще несколько полученных методом рельефного изображения фотографий колеблющейся пластинки L-среза кристалла ADP. [c.207]

Наконец, следует упомянуть еще о двух явлениях, наблюдающихся при ультразвуковых колебаниях в твердых телах. Фокс и Кар [636], а позднее Клауер [1050] экспериментально обнаружили значительное усиление интенсивности отдельных диффракционных точек на лауэграм-мах, полученных при просвечивании рентгеновскими лучами колеблющихся на высокой частоте кристаллов кварца (см. также [2023]). Максимум интенсивности собственных колебаний просвечиваемой кварцевой пластинки устанавливался Клауером по диффракционным явлениям в жидкости, соприкасавшейся с пластинкой. Аналогичный эффект наблюдался для кристаллов турмалина, сегнетовой соли и возбуждаемого извне известкового шпата замечательно, что для плавикового шпата это явление не наблюда- [c.401]

Длина электромагнитной волны генератора, соответствующего собственной частоте колебаний кварцевой пластинки толщиною й (в мидлиметрах), находится по формуле [c.23]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...