Стабильность колебаний кварца

Маятник является одним из древнейших физических приборов. С помощью крутильных маятников были открыты законы гравитационного и электрического взаимодействий, измерено давление света, выполнено множество других физических экспериментов. В последнее время предложен и реализуется ряд новых экспериментов для изучения фундаментальных свойств материи, в которых очень малые силы измеряются с помощью крутильных маятников. Чувствительность таких экспериментов зависит от того, насколько ослаблены сейсмические возмущения, действующие на маятник, а также от стабильности его параметров, например, упругих свойств нити подвеса. Но даже если устранены все внешние возмущающие воздействия, остается один принципиальный источник флуктуаций его амплитуды и фазы колебаний. Это хаотическое тепловое движение молекул в нити подвеса и подвешенном теле. Действующая на него флуктуационная сила зависит от температуры и от добротности маятника. Чем выше добротность маятника, тем медленнее затухают его колебания и диссипирует его энергия, превращаясь в тепло, т.е. хаотическое движение молекул. Это означает, что ослабевает и обратный процесс раскачки маятника хаотическим движением молекул, т.е. уменьшается флуктуационная сила, действующая на маятник. Для того, чтобы уменьшить затухание, тело и нить подвеса изготовляют из высококачественного плавленого кварца — материала с низкими потерями упругой энергии, а также принимают специальные меры для исключения других источников диссипации энергии. В результате добротность крутильных маятников достигает величины -10 . [c.37]

В 1952 г. Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым было предложено, а затем осуществлено еще более стабильное (в смысле постоянства частоты) автоколебательное устройство—так называемый молекулярный генератор, в котором вместо колебаний маятника или кварца используется излучение молекул при определенного типа квантовых переходах с верхнего на нижний энергетический уровень.] [c.107]

Простейший передатчик может состоять из одного генератора, нагруженного на антенну. Такие передатчики применяются при работе мощностью менее 1 Вт управление колебаниями осуществляется либо ключом, либо микрофоном (в портативных радиостанциях, предназначенных для обслуживания различных спортивных мероприятий). Частота такого передатчика обычно стабилизируется кварцем, так как иначе трудно избежать влияния параметров антенны иа частоту. Усложнение структурных схем передатчиков вызывается увеличением числа диапазонов и типов излучения, стремлением повысить стабильность частоты при условии ее плавной перестройки и свести к минимуму влияние изменяющейся нагрузки передатчика на его частоту. [c.93]

Другой суш ественный недостаток кварца - невысокая эффективность в режиме излучения. Поэтому для получения достаточной амплитуды колебаний необходимо подводить высокое возбуждающее напряжение. Однако стабильность свойств, хорошие диэлектрические свойства кварца при повышенной температуре и высокая чувствительность в режиме приема позволяют при -менять его в преобразователях для реакторной технологии, в частности при измерениях в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах, где температуры могут превосходить рабочие температуры пьезокерамических материалов. [c.94]

Для получения мощных и стабильных по частоте колебаний можно, наконец, применить и такую схему лампового генератора, в которой излучающий кварц включен по резонаторной схеме, а сам генератор управляется вторым кварцем, включенным по осцилляторной схеме и настроенным в резонанс с первым. При больших мощностях задающий кварц включается в предварительный каскад (см., например, [177]) для точной настройки обоих кварцев целесообразно применять так называемое свободное крепление задающего кварца, позволяющее путем изменения зазора между поверхностью кварца и одним из электродов в определенных пределах (до 2°/o(j) менять его собственную частоту. [c.102]

Спекание металлических порошков 514 Спектры, распределение интенсивности 177, 185 Сплавы, изготовление 513 Спондилоз деформирующий 560 Стабилизаторы эмульсий 465 Стабильность колебаний кварца 89 Старение вин 525 [c.721]

Частота и фаза сигнала, нолучонпого в результате У. ч., жестко связаны с частотой и фазой исходного сигнала. Поэтому У. ч. применяется в схемах эталопов частоты и эталонов време1 и (см. Кварцевые часы., Молекулярные часы), а также для получения стабильных колебаний в тех диапазонах, где невозможно создание генераторов, стабилизованных кварцем (см. Кварцевый генератор). В диапазоне СВЧ и в оптич. диапазоне У. ч. применяется для гголуче-ния сигналов на частотах, для к-рых затруднено создание соответствующих генераторов. [c.250]

Если в схеме КГ генерация (осцилляция) колебаний возможна только при индуктивном сопротивлении цепи кварца, частота этих колебаний раходится между частотами параллельного и последовательного резонансов. Такие схемы называют осцилляторными. В них возбуждение генератора возможно только при наличии колебаний пластинки кварца. Если в схеме КГ генерация возможна только при емкостном сопротивлении цепи кварца, генерируемая частота не обязательно совпадает с частотой кварца. Чем ближе оиа к частоте крарца, тем выше стабильность колебаний. Такие схемы получили название схем с затягиванием. В них возможна работа генератора и без колебаний кварцевой пластинки, когда частота генерации отличается от частоты кварца. [c.42]

Знак его зависит от вида колебаний (по длине или по толщине). Имеются также кварцевые пластинки таких ориентаций, для которых температурный коэффициент равен нулю или весьма мал. Эти ориентации можно, как это показали Кога и др. [1105—1108] и Бехман [203, 205], найти исходя из свойств кварца. Этот вопрос очень важен при применении кварца в высокочастотных генераторах, ибо стабильность частоты является там основным требованием, предъявляемым к кварцу. В технике ультразвуковых излучателей, напротив, вопрос о температурной зависимости играет второстепенную роль. При исследованиях с применением ультразвука частота возбуждения кварца измеряется обычно электрическим волномером и непрерывно контролируется. При этом нужно, как правило, следить лишь за тем, чтобы не менялась частота электрического генератора. При излучении ультразвука большой мощности вследствие больших амплитуд колебаний кварца и диэлектрических потерь в нем, полностькг устранить которые никогда не удается, происходит столь сильный нагрев, что приходится принимать в расчет известное изменение частоты, которое в большинстве подобных исследований не учитывается. [c.89]

Пластинки У-среза, как видно из матрицы пьезокоэффициентов, могут обеспечивать только сдвиговые колебания за счет пьезомодулей <1,5 и d26- Пластинки J-среза имеют максимальный коэффициент электромеханической связи в соответствии с пьезомодулем dll (см. табл. 5.3). Для повышения термостабильности пьезоэлементов пластинки вырезают под углом 5° к оси X этот срез обозначается 5°Х В специальных целях применяют также срезы 18°Х и др. На практике обычно важнее всего обеспечить максимальную температурную стабильность пьезорезонаторов или заданный температурный ход их собственной частоты. Поэтому для разных целей применяют срезы различных ориентаций. Наиболее термостабильным является так называемый Л Г-срез, ког-Рис. 5.4. Различные срезы в да пластинки вырезаются вдоль оси гексагональном сечении кри- X ПОД углом 35° К ОСИ Z. В последнее сталла кварца Время получил распространение дру- [c.138]

Важной характеристикой искателей является их чувствительность. Она зависит от свойств пьезоэлемента, демпфера, промежуточных слоев, а также от параметров генератора и приемника дефектоскопа. Например, пьезоэлемент из цирконата-титаната свинца (ЦТС) обеспечивает более высокую чувствительность, чем кварц и титанат бария, но свойства его менее стабильны, чем у кварца. Значительное влияние на чувствительность искателя оказывает качество приклейки пьезоэлемента к призме, а также покрытие пьезопластины электродом (посеребрение). При приклейке пьезоэлемента к призме необходимо, чтобы толщина слоя клея была одинакова по всей площади пьезопластины. Если электрод пьезопластины не покрывает всей ее поверхности, то размер пьезоэлемента определяется илощадью, покрытой электродом. Чувствительность искателя будет тем выше, чем больше размер пьезоэлемента и частота его колебаний, но выбор их оптимальных значений должен проводиться в соответствии с изложенными рекомендациями. Демпфер оказывает двоякое влияние на характеристики искателя. С одной стороны, чем меньше волновое сопротивление, тем выше чувствительность искателя и выше длительность колебаний пьезопластины. Однако увеличение длительности колебаний пьезопластины приводит к снижению лучевой разрешающей способности, т.е. к уменьшению раздельной регистрации двух следующих импульсов от двух рядом расположенных отражателей. С другой стороны, с увеличением акустического сопротивления демпфера уменьшается чувствительность искателя, но увеличивается разрешающая способность и сокращается мертвая зона. На практике наиболее важно знать так называемую абсолютную чувствительность искателя с дефектоскопом (см. гл. IV, п. 1). [c.36]

Искатели ИЦ делаются разборными, пьезопластина прижимается к призме с помощью съемного разъема. Пьезопластина изготовляется из пьезокерамики ЦТС-19. Форма пластины может быть различной круглая, полукруглая, квадратная, прямоугольная. Практика показала, что наиболее эффективна прямоугольная или квадратная форма, так как в этом случае ультразвуковые колебания в пределах ближней зоны распределены более равномерно по сечению. Материалом пьезопластины могут быть кварц и титанат бария. Кварц обладает наиболее стабильными свойствами, ЦТС — обеспечивает йаибольшую чувствительность, но подвержен влиянию температуры. [c.38]

Продольный пьезоэффект имеется только вдоль оси X (пьезомодуль ц). Пластинки Х-среза (рис. 22.6) обладают максимальным коэффициентом электромеханической связи (около 10 о) и используются для генерации продольных ультразвуковых колебаний на частотах 60—300 кГц. Однако наибольшее применение находят пластины косых срезов кристалла, грани которых наклонены по отношению к его осям. В фильтрах низкочастотного диапазона применяют 5°Х-срез пластину, вырезанную перпендикулярно оси X и повернутую на 5° относительно оси Y (см. рис. 22.6). При тех же пьезоэлектрических характеристиках, что и у простого Х-среза, 5°Х-срез отличается значительно большейтермо-стабильностью — его ТК/ при комнатной температуре равен нулю при определенном соотношении длины и ширины пластины (рис. 22.7). Пластины кварца с —18°Х-срезом (рис. 22.6) обеспечивают чисто продольные колебания при возбуждении электрическим полем вдоль оси X и применяются благодаря повышенной моночастотности. [c.238]

Высокая стабильность кварцевых генераторов во многом зависит от того, насколько сильно меняется частота кварцевого резонатора в зависимости от температуры. Исследования теплового расширения кварца показывают, что из него могут быть вырезаны пластинки, у которых изменение частоты с изменением температуры (характеризуемое температурным коэффициентом частоты ТКЧ) в широком интервале температур мало или даже равно нулю (срезы с нулевым ТКЧ). Стабильность пластинок-резонаторов, однако, определяется и другими факторами возможностью получить необходимую частоту, возможностью возбудить то или иное колебание в зависимости от крепления пластинрси и т. д. Все это приводит к тому, что на практике используется большое число различных срезов. [c.135]

В настоящее время к П. предъявляется требование строгого поддержания постоянства излучаемой длины волны. Поэтому современные ламповые П. работают всегда по схеме независимого возбуждения. Стабилизации волны достигают применением магнитного стабилизатора, использованием пьезоэлектрич. эффекта кристаллов (см. Пьезокварц) или магнитострикционного эффекта металлов (см. Магнетострикция) или же применением специальных схем возбуждающего генератора. В виду необходимости поддержания постоянства частоты П., независимо от его длины волны, трудность стабилизации П. возрастает с укорочением волны. Так напр., пусть допустимое отклонение частоты П. будет 300 пер/ск., т. е. при частоте 300 ООО пер/ск. точность поддержания частоты определится в 0,1% при работе передатчика на 15 ж, т. е. при частоте 20 ООО ООО пер/ск., потребная точность поддержания частоты будет 0,0015%. Наиболее распространенным методом стабилизации колебаний является возбуждение от кварца. Наиболее короткая волна, которую стабилизируют кварцем, есть волна порядка 100 м. Поэтому в коротковолновых П., стабилизированных кварцем, применяется умножение частоты, что приводит к многокаскадным схемам, независимо от мощности П. В мощных, стабилизированных кварцем передатчиках также приходится применять значительное усиление, т. к. возбуждающий генератор, стабилизированный кварцем, имеет незначительную мощность (порядка одного. или нескольких Л ). Поэтому как правило П. большой и средней мощности независимо от длины волны также имеют много каскадов. Т. о. высокая степень стабилизации частоты достигается при небольших мощностях, и длинноволновые П. большой и средней мощности также имеют много каскадов, в к-рых производится усиление высокочастотных колебаний до требуемой мощности. Однако такая многокаскадная схема представляет опасность обратной реакции мощных каскадов на предыдущие, гл. обр. на маломощный возбудитель, что приводит к неустойчивой работе П., в частности к отсутствию должной стабильности волны и искажениям при телефонии. Для устранения этого принимают ряд мер экранирование каскадов друг от друга, нейтрализация их по схеме анодного или сеточного моста (при трехэлектродных лампах). Кроме того вслед за возбудительным каскадом обычно помещают т. н. буферный каскад, режим которого выбирается таким образом, чтобы всякие изменения, происходящие в последующих каскадах, ни в какой степени не отражались на работе возбудителя. [c.63]

При включении кварца в ос-цилляторную схему он является не только источником ультразвуковых колебаний, но одновременно и стабилизатором частоты колебаний генератора. Поэтому осцилляторные схемы обладают большей стабильностью частоты колебаний. Однако возбуждение колебаний кварцевых пластин в этих схемах более сложно, чем в схемах затягивания, в которых кварцевая пластинка присоединяется параллельно колебательному контуру. В последних схемах в качестве источника ультразвука могут быть использованы любые кварцевые пластинки, в то время как в осцилляторных схемах для этой цели пригодны не все пластинки. Кроме того, осцилляторными схемами можно пользоваться только прн исследовании распространения ультразвука в газообразных или парообразных средах. В жидкостях, в силу большого декремента затухания кварца, осцилляторные схемы не возбуждаются. [c.33]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...