Changement de la fréquence de résonance du cristal de quartz avec la pression atmosphérique?

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Nous avons un cristal de quartz nu et nous mesurons sa fréquence de résonance avec une très grande précision (1 ppb). Comme il oscille entre la pression atmosphérique et le vide, il semble y avoir un changement de fréquence. Serait-ce parce que le cristal est en cours de compression? Comment puis-je calculer le changement de fréquence si tel est le cas?

Un changement inattendu, dans un environnement à température contrôlée, est d'environ 400 ppb

crystal

— Dirk Bruere
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Par simple curiosité, quelle est l'importance d'un changement de fréquence? Je suis sûr qu'il y aura des effets de la pression ambiante, mais cela pourrait aussi changer la température, revenir à la température ambiante quand il y a de l'air autour pour échanger de la chaleur avec. Et je suis certain que les changements de température changeraient sa fréquence.

— Hearth

C'est une unité scellée, donc des forces seront générées sur le corps du boîtier métallique lorsque la pression est prise au-dessus ou en dessous de la valeur nominale. Cela aura un certain effet. Quel changement avez-vous constaté? De plus, était-ce la résonance série ou parallèle que vous mesuriez et ce cristal était-il spécifié pour être utilisé à sa résonance série ou parallèle?

— Andy aka

@Andyaka C'est un cristal de base ouvert au vide

— Dirk Bruere

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L'humidité devrait également avoir un effet d'amortissement lorsqu'elle est ouverte sur l'atmosphère. Abaisser «Q».

— Optionparty

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Lorsque vous travaillez à des niveaux proches de la perfection, il est facile de trouver quelque chose qui le rend moins parfait.

— Sparky256

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N'oubliez pas qu'un cristal fonctionne sur le mouvement mécanique. Lorsque quelque chose vibre dans l'air, une partie de l'énergie est transférée dans l'air. Les haut-parleurs en dépendent, par exemple.

Tout ce qui vibre dans l'air fera du bruit, ce qui signifie qu'une partie de la puissance de la chose vibrante sera transférée dans l'air. Avec l'air autour du cristal, une partie de l'énergie stockée lors de la résonance est perdue dans l'air à chaque cycle. En fait, cela abaisse le Q du cristal. Cet effet doit être assez faible, mais il ne semble pas exagéré de pouvoir le mesurer au niveau PPB.

— Olin Lathrop
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C'est un cristal de base ouvert au vide

L'amortissement du mouvement mécanique dépend alors de la pression, ce qui peut modifier légèrement le pic de résonance (série et parallèle). Il générera des ondes sonores qui représentent une perte pour le circuit résonnant et dans le vide, cette perte serait moindre et il est probable que la fréquence de résonance augmente légèrement.

— Andy aka
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$x$ $x$ $d$

\begin{matrix} (1) & f = \frac{2.86}{d} (M H z) \end{matrix}

$f=\frac{2.86}{d}\quad\text{($\mathrm{MHz}$)}\tag{1}\label{1}$

d

$d$

d

$d$

\begin{matrix} (2) & ε_{x x} = - \frac{1}{K_{x}} σ_{x x} \end{matrix}

$\varepsilon_{xx}=-\frac{1}{K_x}\sigma_{xx}\tag{2}\label{2}$

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

En somme, la pression influence sûrement la fréquence de résonance d'un cristal de Quartz : en utilisant soigneusement les formules ci-dessus et les caractéristiques (connues?) De votre cristal de quartz, vous pouvez essayer d'évaluer si c'est vraiment lui qui vous donne un " si grand "changement dans la fréquence de résonance que vous mesurez. Enfin, permettez-moi de partager avec vous quelques notes :

$\eqref{1}$
$\eqref{2}$

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

— Daniele Tampieri
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Une autre façon de voir l'effet (bien que juste une approximation) est que plus la pression augmente, plus l'atmosphère se déplace avec le cristal pendant qu'il vibre (la profondeur de la peau) et dans un sens, augmente sa masse, ralentissant ainsi sa vibration. Bien sûr, ce modèle s'effondre si la vitesse de vibration place le mouvement du cristal au-dessus de la vitesse du son ....

— Jeff Diamond
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En plus de ce que d'autres ont écrit, permettez-moi de dire que la fréquence d'erreur dépend du rapport de capacité de charge efficace sur la capacité de mouvement En plus de l'inductance série qui se traduit par une valeur Q résonante. J'ai travaillé avec de nombreux types de cristaux différents de la coupe X à 5 ° pour le VLF à la famille de courbes de votre coupe AT standard, qui a une réponse en température de troisième ordre et un Q> 10 000 et un Q très élevé de 100 000 ou plus pour les cristaux taillés SC que l'on trouve généralement dans tous les OCXO.

La capacité polaire de la fréquence centrale de tout cristal ne dépend que du Q et du rapport de condensateur max / min appliqué. Je suppose que c'est pour la résonance parallèle. Compte tenu de vos résultats de 400 ppb ou 0,4 ppm, je m'attends à ce qu'il s'agisse d'un cristal de coupe AT standard. On peut s'attendre à ce que ces valeurs soient tirées d'au moins +/- 200 ppm. Je pourrais également supposer que vous avez choisi une coupe d'angle qui produit une sensibilité nulle à la température à votre autre point de consigne T ou un point de pente nulle à une certaine température.

Par conséquent, un rapport de 0,4 / 200 [ppm / ppm] n'est que de 0,2% mais apparemment excessif. Un cristal SC renforcé devrait être 1000x plus petit.

J'espère que ces informations vous aideront à corriger vos erreurs.

À un moment de ma carrière, j'ai pu tester n'importe quel cristal AT et extrapoler l'équation de troisième ordre de f vs T à <100 ppb par seulement deux mesures de f à 40 ° C, 70 ° C à partir d'une équation dérivée de l'ajustement de la courbe polynomiale. Cela a permis de produire un TCXO de 25 cents 1 ppm en production.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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