Perubahan frekuensi resonansi kristal kuarsa dengan tekanan atmosfer?

Kami memiliki kristal kuarsa telanjang dan kami mengukur frekuensi resonansinya dengan akurasi yang sangat tinggi (1 ppb). Karena siklus antara tekanan atmosfer dan vakum tampaknya ada perubahan frekuensi. Mungkinkah ini karena kristal sedang dikompresi? Bagaimana saya bisa menghitung perubahan frekuensi jika demikian?

Perubahan tak terduga, dalam lingkungan yang dikendalikan suhu, adalah sekitar 400 ppb

Ingatlah bahwa kristal bekerja pada gerakan mekanis. Ketika sesuatu bergetar di udara, sebagian daya ditransfer ke udara. Pengeras suara mengandalkan ini, misalnya.

Segala sesuatu yang bergetar di udara akan menghasilkan suara, yang berarti sejumlah daya dari benda yang bergetar itu akan ditransfer ke udara. Dengan udara di sekitar kristal, sebagian energi yang disimpan pada resonansi hilang ke udara setiap siklus. Secara efektif ini menurunkan Q kristal. Efek ini harus cukup kecil, tetapi sepertinya tidak mudah untuk mengukurnya di tingkat PPB.

Ini adalah kristal dasar yang terbuka ke ruang hampa

Kemudian redaman pada gerakan mekanik bergantung pada tekanan dan ini dapat sedikit mengubah puncak resonansi (seri dan paralel). Ini akan menghasilkan gelombang suara yang mewakili kerugian pada sirkuit resonansi dan dalam ruang hampa kerugian ini akan lebih sedikit dan kemungkinan frekuensi resonansi akan naik sedikit.

$x$$x$$d$

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

Singkatnya, tekanan pasti mempengaruhi frekuensi resonansi kristal Kuarsa : dengan menggunakan rumus-rumus di atas dengan hati-hati dan karakteristik (diketahui?) Kristal kuarsa Anda, Anda dapat mencoba mengevaluasi apakah benar-benar itu yang memberi Anda " begitu besar "perubahan dalam frekuensi resonansi yang Anda ukur. Akhirnya, izinkan saya berbagi dengan Anda beberapa catatan :

• $\eqref{1}$
• $\eqref{2}$

[1] Blackburn, JF (1949), Komponen Handbook , MIT Radiation Laboratory Series 17, New-York, Toronto dan London: McGraw-Hill Book Company, Inc.

Cara lain untuk melihat efeknya (meskipun hanya perkiraan) adalah bahwa ketika tekanan meningkat, lebih banyak atmosfer bergerak bersama kristal ketika bergetar (kedalaman kulit) dan dalam arti tertentu, meningkatkan massa, sehingga memperlambat getarannya. Tentu saja, model ini berantakan jika tingkat getaran menempatkan gerakan kristal di atas ...

Selain apa yang telah ditulis orang lain, katakanlah, frekuensi kesalahan tergantung pada rasio kapasitansi beban efektif pada kapasitansi gerakan. Selain induktansi seri yang menghasilkan nilai-Q resonan. Saya telah bekerja dengan berbagai jenis kristal dari 5 ° X-cut untuk VLF ke keluarga kurva AT cut standar Anda, yang memiliki respons suhu orde ketiga dan Q> 10.000 dan Q yang sangat tinggi 100.000 atau lebih untuk kristal potong SC biasanya ditemukan di semua OCXO.

Kemampuan kutub dari frekuensi pusat Kristal apa pun hanya bergantung pada Q dan rasio kapasitor maks / mnt yang diterapkan. Saya berasumsi ini untuk resonansi paralel. Mempertimbangkan hasil Anda sebesar 400 ppb atau 0,4 ppm, saya berharap ini adalah kristal AT-cut standar. Ini dapat diharapkan ditarik setidaknya +/- 200 ppm. Saya mungkin juga berasumsi bahwa Anda telah memilih potongan sudut yang menghasilkan sensitivitas nol untuk suhu di setpoint T lainnya atau titik kemiringan nol pada suhu tertentu.

Oleh karena itu rasio 0,4 / 200 [ppm / ppm] hanya 0,2% tetapi tampaknya berlebihan. Kristal potong SC yang kasar harus 1000x lebih kecil.

Saya harap wawasan ini membantu perbaikan kesalahan Anda.

Pada suatu waktu dalam karir saya, saya dapat menguji kristal AT dan memperkirakan persamaan urutan ke-3 dari f vs T hingga <100 ppb dengan hanya dua pengukuran f pada 40C, 70C dari persamaan yang diperoleh dengan pemasangan kurva polinomial. Ini memungkinkan untuk menghasilkan 25 sen 1ppm TCXO dalam produksi.