Термостатирование кварцевых генераторов с использованием термочувствительной В-моды колебаний пьезопластины резонатора ТД-среза

• Автор: Хоменко, Игорь Витальевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 225 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
В-мода - термочувствительная поперечная сдвиговая В-компонента
деформаций толщинного колебания
ДПР - двухповоротный резонатор
ДКГ - двухмодовый кварцевый генератор
КГ - кварцевый генератор
КПД - коэффициент полезного действия
КР - кварцевый резонатор
МКГ - многочастотный кварцевый генератор
МКЭ - метод конечных элементов
ПЭ - пьезоэлемент
РТ - резонатор-термостат
С-мода - опорная поперечная сдвиговая С-компонента деформаций толщинного колебания
СКЧ - силовой коэффициент чувствительности
ТД-срез - обозначение принято в качестве группового для ряда срезов кварцевых пластин, различающихся ориентацией угла вокруг оптической оси кварца у в пределах 22..24° и ориентацией угла вокруг электрической оси Р в пределах 33,5...35° [71]
ТДКЧ - температурно-динамический коэффициент частоты
ТККГ - термокомпенсированный генератор
ТКЧ - температурный коэффициент частоты
ТСКГ - термостатированный кварцевый генератор
ТЧХ - температурно-частотная характеристика
ЭВМ - электронно-вычислительная машина
ФНЧ - фильтр нижних частот
БС-срез - зарубежный аналог ТД-среза кварцевой пластины

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ 16 СТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ ТЕРМОСТАТИРОВАННЫХ КВАРЦЕВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
1.1. Краткий обзор проблемы повышения температурной
стабильности частоты кварцевых генераторов
1.2 Требования к термостатированным кварцевым генераторам
1.3. Особенности термостатирования кварцевых генераторов
1.4. Анализ методов повышения температурной стабильности
частоты термостатированных кварцевых генераторов
1.4.1. Модель системы термостатирования ТСКГ
1.4.2. Основные направления исследования системы 50 термостатирования
1.4.3. Анализ причин, ограничивающих температурную 52 стабильность частоты ТСКГ
1.4.4. Способы повышения температурной стабильности 57 частоты ТСКГ
1.5. Двухмодовые кварцевые генераторы
1.6. ТСКГ с измерением температуры кварцевой пластины в
области опорного колебания резонатора
1.7. Выводы и задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ДИНАМИЧЕСКОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ В-МОДЫ ДВУХМОДОВОГО КВАРЦЕВОГО
РЕЗОНАТОРА ТД-СРЕЗА В ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР
2.1. Аномальные изменения характеристик резонаторов
2.2. Экспериментальные исследования провалов активности В-моды колебаний резонаторов ТД-среза
2.3. Расчёт индексов мешающих ангармонических мод
2.4. Экспериментальная проверка температурной стабильности частоты мешающей моды
2.5. Вывод формулы для расчёта конструктивных параметров кварцевой пластины резонатора ТД-среза, не имеющего мешающих ангармоник С-моды в области частот В-моды и её экспериментальная верификация
2.6. Краткие выводы
3. АНАЛИЗ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИОННОСТИ
ПРОСТРАНСТВЕННО-СОВМЕЩЁННОГО ДАТЧИКА
ТЕМПЕРАТУРЫ ДВУХМОДОВОГО РЕЗОНАТОРА ТД-СРЕЗА
3.1. Формирование численно-аналитической модели толщинно-
сдвиговых колебаний пластин кварцевых резонаторов
3.2. Моделирование распределения амплитуд смещений толщинно-сдвиговых колебаний резонаторов двухповоротных срезов с расчётом собственных частот
3.3. Оценка достоверности результатов, полученных моделированием толщинно-сдвиговых колебаний кварцевых пластин
3.4. Расчёт тепловой постоянной времени моды
3.7. Выводы
4. РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ МОДЕЛИ ГЕНЕРАТОРА
4.1. Построение тепловой модели

автоматическая пропорциональная система стабилизации температуры по отклонению стабилизируемой величины и задающему воздействию.
1.4.1. Модель системы термостатирования ТСКГ
Погрешностью термостатирования называется максимальное отклонение температуры объекта термостатирования от номинальной температуры стабилизации при работе в заданном диапазоне изменения температуры окружающей среды. Погрешность термостатирования состоит из статической погрешности термостатирования в стационарных условиях и из динамической погрешности, образующейся в динамически меняющихся температурных условиях окружающей среды. Анализируя причины их возникновения, статическую и динамическую погрешности можно разделить на конструкционную погрешность, связанную с особенностями конструкции гермостатирующего устройства, и на погрешность регулятора, связанную с точностью реализации закона регулирования, с действием возмущающих воздействий на элементы регулятора. Проанализируем возникновение погрешностей в системе термостатирования КГ.
На рис. 1.2 изображена функциональная схема системы термостатирования ТСКГ с указанием основных тепловых потоков в конструкции и сигналов в системе регулирования. Объектом термостатирования может выступать изотермическая камера, сглаживающая колебания температуры от нагревателя и уменьшающая температурный градиент внутри своего объёма, в который помещается либо один кварцевый резонатор, либо кварцевый резонатор и элементы устройства коррекции частоты или кварцевый автогенератор в целом. Иногда объектом термостатирования может быть кварцевый резонатор в собственном металлическом корпусе без специальной термокамеры. Нагреватель в этом случае располагается на корпусе резонатора или контактирует с ним через