Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10403
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_351939.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=351939&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB351939A
[]
РЕЗЕРВНАЯ КОПИЯ
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата принятия Конвенции (8wedeni): 8 марта 1930 г., 3115 г. Дата применения (в Соединенном Королевстве):
3115 г., 1930 г. Нет, 10, 180/ 30.
Завершено. Принято: дюна 30, 7931.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в распылительных карбюраторах для двигателей внутреннего сгорания.
Мы, компания SVENSEA ACKUMULATOR AKI' EBOLAGET JThNGNER, акционерное общество,
зарегистрированное и действующее в соответствии с законодательством Швеции по адресу: Riddaregatan 17,
Стокгольм, Швеция, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к карбюраторам с распылением топлива для двигателей внутреннего
сгорания, снабженным распылительным устройством для основного топлива, расположенным во впускном
патрубке, причем указанное распылительное устройство имеет выходное отверстие или отверстия для
топлива в виде одного или нескольких кольцевых или полукольцевых узких пространств. За счет создания
небольшого пространства с высотой менее 0,6 миллиметра (предпочтительно в пределах 0,08-0,5
миллиметра) и радиальной глубиной в пределах 0,5-3 миллиметра достигается преимущество
распылительного устройства.
будет действовать частично как «эффективное устройство распыления топлива, а частично как средство
дозирования, благодаря которому при малых скоростях воздуха во впускном патрубке достигается
сравнительно богатая смесь (соотношение между массой воздуха и массой топлива, всасываемого в
двигатель за единицу времени) между топливом и воздухом, которая при увеличении скорости воздуха падает
до определенного желаемого значения, а затем поддерживается постоянной или приблизительно постоянной
при еще большем увеличении скорости воздуха, как более подробно описано в нашей заявке 9381/30,
находящейся на рассмотрении. Однако при полностью открытой дроссельной заслонке соотношение
смешивания следует еще раз в определенной степени увеличить, чтобы двигатель мог развивать
максимально возможную мощность без учета расхода топлива. Этого можно достичь с помощью
дополнительной форсунки определенного типа, более подробно описанной в нашей заявке 9382/30 (серийный
номер 351519), находящейся на рассмотрении.
Последняя упомянутая конструкция, какой бы выгодной она ни была сама по себе, имеет тот недостаток, что в
впускном патрубке должна быть определенная минимальная скорость воздуха, прежде чем топливо будет
всасываться через узкое топливоотводящее отверстие, или, другими словами, [Цена 1/-I] при низкой скорости
воздуха соотношение смешивания будет плохим, что влечет за собой риск остановки двигателя при запуске
приводимого в движение транспортного средства, такого как автомобиль.
Целью настоящего изобретения является устранение этого недостатка и обеспечение подачи необходимого
количества топлива в двигатель как в нормальном, полностью открытом положении дроссельной заслонки,
так и в положении медленного открытия.
Изобретение по существу состоит в расположении вспомогательного топливоотводящего отверстия,
оказывающего меньшее сопротивление потоку топлива, чем вышеупомянутое кольцевое или полукольцевое
пространство, и снабженного дроссельным устройством для ограничения количества топлива, проходящего
через это отверстие при высоких скоростях воздуха во впускном патрубке двигателя.
В случае, когда вспомогательный топливовыпуск выполнен в виде кольцевого или полукольцевого
пространства, высота этого пространства должна значительно превышать вышеупомянутую максимальную
высоту 0,6 миллиметра пространства, предназначенного для основного топлива, тогда как в случае, когда
указанный выход имеет форму простого отверстия, площадь последнего должна превышать 2 квадратных
миллиметра.
Изобретение проиллюстрировано на прилагаемых чертежах, где фиг. 1 представляет собой схематическое
изображение зависимости скорости воздуха от количества топлива; фиг. 2 представляет собой частично
разрезанный вид карбюратора согласно изобретению; фиг. 3 представляет собой поперечное сечение по
линии 3-3 фиг. 2; и фиг. 4 и 5 представляют собой схематические изображения двух модификаций. На
диаграмме фиг. 1 по оси абсцисс отложена скорость воздуха в метрах в секунду, а по оси ординат —
количество топлива в граммах в секунду. Кривая А показывает количество топлива, откачиваемого из
кольцевого пространства для основного топлива при различных скоростях воздуха, а кривая В показывает
соответствующее соотношение на вспомогательном топливоотводном патрубке, расположенном независимо
от указанного пространства. Кривая C, полученная из указанных кривых A и B10, представляет собой
соотношение между количеством топлива и скоростью воздуха при работе кольцевого пространства, а также
дополнительного топливовыпускного отверстия.
Участок t кривой B показывает режим холостого хода. Как видно из кривой A, подача топлива через кольцевое
пространство происходит только после установления определенной скорости воздушного потока. Таким
образом, топливо j 0 не будет подаваться через указанное пространство при более низких скоростях воздуха,
что приводит к слишком низкому соотношению смешивания, не позволяющему запустить транспортное
средство, как указано выше.
Однако, благодаря подключению вышеупомянутого вспомогательного топливоотвода, помимо топлива для
холостого хода, получается дополнительное количество топлива даже при очень малых скоростях воздуха,
как видно из кривой B, благодаря чему удается избежать вышеупомянутого недостатка. Кривая B также
показывает, что подача топлива через указанный «дополнительный топливоотвод» увеличивается только до
определенного предела, а затем остается постоянной независимо от скорости воздуха. В варианте
исполнения карбюратора, показанном на фиг. 2 и 3, обычный поплавковый кожух для топлива освобождается
с помощью 1, а 2 обозначает впускную трубу, соединенную с ним, и дроссельную заслонку.
Нижняя часть 2a указанной трубы i5 выполнена заодно с корпусом, а верхняя часть 2b, содержащая клапан ve
3, выполнена заодно с крышкой -4 указанного корпуса. В трубчатой части 2а, расположенной в точке 55,
находятся два внутренних конических кольца -5 и 6, основания которых направлены друг от друга. Между
этими двумя кольцами, по их внешней окружности, расположена тонкая шайба 7 s0, которая образует между
кольцами узкое кольцевое пространство 8 высотой, которая должна быть в пределах 0,1–0,5 миллиметра для
целей изобретения. Это пространство 8, радиальная глубина которого должна быть в пределах 0,5–3
миллиметра, сообщается с кольцевым каналом 9, образованным между кольцами 5 и 6, причем канал 9
соединен через ряд
Наклонно простирающиеся каналы.
1
Q, с кольцевым колоколом 1-1, расположенным между кольцевой частью 5 и частью 2a индукционной трубы.
Эта камера находится в таком виде, как в... Спецификация
9381-130, соединен с топливом, содержащимся в корпусе поплавка 1, через канал, снабженный соплом 7.
Кроме того, канал 106- pxovided.1-with --a -niioizix, 115 подключен к - the- ind-uct-ion, pipe, -s'aidr- chaLnnel
open-ing, 11 --the.-emMidiiuent shew-n, at 'tie.-anuilar - space 8inxto--ia7.rbeess.14- 1provided - ii. the- -ujper.
р-иниг &, -так что -выход- для xAhe-:chliaunel - -16--независим- от указанного- пространства». -
-Предпочтительно sgid- канал, --ну пространство. 8, открывается в -тогда - самом узком-участке - воздушного
-прохода, как показано, где скорость воздуха наибольшая, и, следовательно, всасывание наиболее мощное.
Канал 16 сообщается с камерой 17, открытой в атмосферу, в которую топливо 70 подается из поплавка,
плавно перемещаясь через канал 18 и сопло 19.
Канал 16 предназначен для подачи топлива при низких скоростях воздуха, а его сопло 15 пропускает такое
количество топлива 75, что уровень в камере 17, даже при низких скоростях воздуха, будет падать настолько,
что воздух также будет засасываться через сопло. 15. Затем сопло 19 ограничивает количество подаваемого
топлива, которое никогда не может быть увеличено сверх количества, подаваемого этим соплом, на
небольшой высоте всасывания, соответствующей разнице уровней между поверхностью жидкости в корпусе
поплавка 85, корпусе 1 и выходном отверстии сопла 19; другими словами, количество топлива, подаваемого
через сопло 15, является постоянным и не зависит от скорости воздуха в трубе 2. Более того, труба 20
опускается в камеру 17.
Труба снабжена на верхнем конце соплом 21, открывающимся в канал 22, соединенный с атмосферой и
впускной трубой, причем указанное сопло 95 предназначено для подачи топлива для холостого хода.
Внутренний диаметр нижнего кольца 6 в впускной трубе несколько меньше в пространстве 8, чем
соответствующий диаметр верхнего кольца 5, 10, так что там образуется выступающий кольцевой край,
который создает вихревое движение и способствует распылению топлива.
В модификации, показанной на рис. 4, вспомогательное топливо ios. Выпускное отверстие 15, образованное
калиброванным отверстием 15, выполнено в виде полукруглого пространства 25, сформированного между
кольцами 5 и 6, причем указанное пространство 25 отделено перегородкой 26 от полукруглого отверстия 11,
предназначенного для подачи основного топлива, которое подается из корпуса поплавка L через канал 27 и
калиброванное отверстие 28. Как видно из чертежа 115, высота пространства 25 значительно больше высоты
пространства 8 для основного топлива, причем последняя высота должна находиться в пределах, указанных
выше. В варианте осуществления согласно рис.
Между кольцами 6 и _ между ними расположена шайба 29. Между шайбой и кольцами находятся два
отдельных кольцевых зазора 8 и 2, из которых нижний и нижний зазоры 8. Они предназначены для основного
питания и подачи топлива через поплавковый клапан 28 и канал 27; верхний, больший зазор 25 соединен с
камерой 17 через клапан 15, в которую топливо подается из корпуса поплавка через клапан 19 таким же
образом, как и в варианте исполнения, показанном на фиг. 2 и 3.
Принцип работы вариантов исполнения, показанных на рис. 4 и 5, аналогичен описанному выше в связи с рис.
2 и 3.
Хотя мы описали и проиллюстрировали карбюраторы, имеющие распылительные устройства, каждое из
которых представляет собой одно кольцевое или полукольцевое узкое пространство, следует понимать, что
может быть получено более одного такого пространства, например, путем размещения кольцевого элемента
между коническими кольцами 5 и 6 и размещения этого элемента на расстоянии от каждого из указанных
колец. Расположение двух таких кольцевых пространств показано в нашей патентной заявке.
240,811, Одна из них соединена с топливом, содержащимся в корпусе поплавка, через канал, снабженный
форсункой.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_351940.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=351940&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB351940A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата регистрации L Conventicon (США): 2 апреля 1792 г. - Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве):
37 марта 1930 г., № 1C, 799/30.
Принято к публикации: дюна 30, 1931.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
I.12. Усовершенствования в области пьезоэлектрических кристаллов или относящиеся к ним.
\Мы' ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОДУКЦИИ I\xc. Бриоадвей, Нью-Йорк, \ewx i-ork Ja t e, Cliig dl
States 01' Amraa Corporation ojo-, anisled под tiii 'a, -.q tile 5t ire of 1elaware, United Sb-lWC W0,! eic
heassi,,,leL-bof IRlYMOND ALPITONSLS LIEISING, of 2, Dur tau Street, \iill1burni Essex County, -v; Jlerseyx United
States of America, ioA U]-(1ZCI at tile I nie tates of America, do hereby declar e the iiature of this invention and in
whrat miannler the it is to per iormed, to be particular described l md ascertained in and by- the 15follow. statement.
Это изобретение относится к пьезоэлектрическим кристаллам и, в частности, к кристаллам, имеющим
температурные коэффициенты частоты и методы резки. Такие кристаллы могут иметь температурные
коэффициенты яркости, равные нулю или очень низким, в диапазоне температур, при которых кристалл может
быть удобно отфильтрован.
Tble 'dd oe oL tiiizing the piezoen'c f,'eet Of substanlcos possessingl n pi'ooertw in he "ontrol of electr ii o'.cillatr'oiis of
tonstint fr-qtiteircyhii p 1eern knowun for some timie. Если у вас есть необходимость в контроле с другими
ограничениями, они могут быть признаны недействительными. Такие устройства включают в себя управление
широкополосными сигналами на заданных длинах волн, управление частотой локального сигнала в
гетеродинных приемниках, передающих и принимающих устройств в системах передачи изображений и
телевидения, что позволяет избежать необходимости в канале синхронизации несущих волн в несущей
телефонии и телеграфии, для управления частотой приемников и передатчиков в коротковолновой связи, где
несущая волна является фиксированной, а также для лабораторных справок. Целью данного изобретения
является создание пьезоэлектрического кристаллического элемента с нулевым температурным
коэффициентом Треккени в диапазоне температур, при котором кристалл может быть удобно
контролироваться.
Диапазон температур, в котором требуется контроль, приблизительно должен находиться в пределах от 400
до 7000°C. Ранее было обнаружено, что пьезоэлектрический элемент, такой как кварц, вырезанный из
природного кристалла таким образом, что его электропроводность параллельна оптической оси и
электрической оси природного кристалла, будет демонстрировать нестабильные температурные
коэффициенты и в некоторых случаях будет иметь низкий температурный коэффициент частоты в части
температурного диапазона.
С помощью данного изобретения можно легко контролировать точку низкого температурного коэффициента.
Кристаллическая пластина представляет собой чрезвычайно сложную витрификационную систему с большим
количеством основных мод колебаний, таких как продольные, изгибные, крутильные и сдвиговые колебания в
каждом из двух измерений. Наблюдаемые резонансные частоты представляют собой, по большей части,
различные комбинации этих выраженных типов колебаний. Коэффициент резертурной частоты кристалла
зависит от коэффициента энтропии различных механических упругих констант, которые задействуются при
колебаниях кристалла.
Кристаллическая структура с ориентацией относительно кристаллической оси будет реагировать на большое
количество частот. Когда он сконструирован таким образом, что его основные характеристики параллельны
оптической оси и электрической оси воздуха, возникают две основные частоты отклика: одна высокая, а
другая низкая. Такие частоты отклика иногда проявляются как два сигнала, отстоящие друг от друга примерно
на 1 кГц. Для тонких пластин относительно большой площади высокая частота является функцией толщины
пластины и определяется приближенным выражением:
f = K t, где t — толщина пластины в 9 миллиметрах, а K равно 1,96 × 10³.
Низкая частота является функцией ширины, размера, параллельного электрической оси, и определяется
выражением: где t — ширина в 0 метрах, а K равно 2,860 × 10¹⁰ Вт.
Следует отметить, что последняя константа 40, 1 B.111 i - - - - a a %1 kw-- 'Nme; I- M 3051,940 отличается от
константы, найденной для колебания толщины. Более того, температурный коэффициент этой частоты
отрицательный, в то время как температурный коэффициент колебаний толщины положительный. Это
указывает на то, что колебания имеют разные типы, и вероятно, что колебания ширины являются
продольными, а колебания толщины — сдвиговыми.
Таким образом, для пластин, вырезанных параллельно, возможны два основных режима вибрации, которые,
однако, различаются типом вибрации и знаком температурного коэффициента.
Частотная толщина — постоянная для олова 1 15. — общий набор ранее использовавшихся кристаллов
значительно варьируется в зависимости от ширины для любых, кроме тонких пластин. Температурный
коэффициент также изменяется в зависимости от ширины и, кроме того, является функцией температуры.
Этот коэффициент имеет широкий диапазон значений, пределы которых составляют приблизительно плюс
100 циклов на миллион градусов Цельсия и минус 20 циклов на миллион градусов Цельсия в некоторых
особых случаях, при этом все промежуточные значения включают ноль. Два высокочастотных режима
колебаний, упомянутых ранее, обычно имеют совершенно разные характеристики, и генератор, управляемый
кварцевым резонатором, обычно начинает работу в одном из этих режимов, если немного изменить константы
схемы.
Различные явления, наблюдаемые в параллельно расположенных кристаллах с точечным сечением,
проиллюстрированы на прилагаемых рисунках, на которых:
На фиг. 1 показан фрагмент натурального кристалла какого-либо пьезоэлектрического материала,
предпочтительно кварца, имеющий концы, расположенные в плоскостях, перпендикулярных его оптической
оси, с фрагментом 1, из которого вырезан осциллятор таким образом, что его основные поверхности
находятся в плоскостях, перпендикулярных оптической оси и электрической оси, и другим фрагментом 2,
который также может быть вырезан из кристалла с той же ориентацией; на фиг. 2 показаны две связанные
электрические цепи, которые будут использованы для объяснения.
Изобретение, имеющее несвязанные угловые частоты w и cJ2; на рис. 3 показана пьезоэлектрическая
пластина после того, как она была извлечена из природного кристалла, из которого она была вырезана,
например, из сечения 1 на рис. 1, и готова к использованию. Противоположные края и грани пластины
параллельны. На рис. 4 показано множество связанных цепей, имеющих несвязанные угловые частоты 10 и
20, а также гармоники 10²; на рис. 5 показано соотношение между точками нулевого температурного
коэффициента и несвязанными длинами собственных волн для параллельно вырезанного кристалла; рис. На
рис. 7 показаны частоты связанных или результирующих откликов связанных (Iir) кристаллов как их
-несвязанные частоты ii6 через точку, где они находятся в обратной связи 6. На рис. 7 показано изменение
частоты параллельного кристалла, чьи собственные колебания с малой толщиной равны +100 и 500
мкФариноникам колебаний его ширины соответственно, в зависимости от изменений температуры; на рис. 8
показано изменение температурных коэффициентов двух высокочастотных колебаний параллельного
кристалла при уменьшении его ширины через точку, где колебания его толщины находятся в обратной связи с
колебаниями его ширины; на рис. 9 показано изменение длины волны результирующих волн параллельного
кристалла с различной шириной и постоянной толщиной.
Рассмотрим две связанные цепи электрического генератора, показанные на рисунке Fi!:. 2 hvn несвязанные
аналоговые частоты &,,, - и w.85 Тогда связанные частоты в отсутствие демпфирования будут иметь
выражение %/ (012+021) 1 012-C0?
2
+41,2 (012 C,2 -9 2V CO= 1 -V 1-k2 (I) k. являясь соединением-.
Если эти две связанные частоты построить в зависимости от настройки второй цепи, то есть W2, то получится
набор кривых на рис. 6. То есть, по мере приближения и прохождения двух цепей к точке, в которой их не
связанные частоты...
Если цепи равны, реакция каждой цепи на другую возрастает, так что получаются две частоты,
представленные кривыми o' и col'.
Предположим теперь, что к системе добавлены другие цепи, как показано на рис. 4, причем каждая
дополнительная цепь фиксирована на гармонике не связанной частоты цепи (02) и настраивается
одновременно для поддержания этой гармонической связи.
Затем, по мере изменения w% и соответствующей частоты, 2'52,, 302 ------ nco2, каждый отдельный контур
будет успешно работать, если он настроен на частоту o, и через него пройдет ряд из 110 точек связи, как
показано на рис. 6. Для дальнейшего обсуждения связанных цепей...
Можно обратиться к любому стандартному труду по колебаниям, например, к работе Крофта «Принципы
радиочастотной связи», где рассматриваются связанные цепи и приводится соотношение между
коэффициентом связи и периодами связанных цепей и результирующим свободным периодом Ro 120.
За точкой разворота частота резко возрастает до нового значения, и если кривая продолжается, частота
снова увеличивается со скоростью невода, как и первоначально. Такой температурный коэффициент
характерен для а.
Большой процент кристаллов имеет параллельную форму, причем естественное различие заключается в
ширине плоской части кривой и температуре, при которой происходит разрыв.
Точки, в которых кривая выравнивается и резко меняется, возникают в тех местах, где колебания кристаллов
в разных режимах находятся в гармоническом соотношении. Если снова применить анализ связанных цепей и
определить соответствующие температурные коэффициенты t с учетом относительной вязкости и знака для
каждого элемента цепи, то изменение температурного коэффициента в зависимости от соотношения
размеров и температуры можно объяснить. Кроме того, можно предсказать размерные соотношения или
точки, в которых коэффициенты взаимодействия будут равны нулю при заданной температуре, если известна
величина связи.
Обращаясь к рис. 6, предположим, что две электрические цепи имеют температурные коэффициенты
противоположного знака: σ, являющийся положительным, и σ, являющийся отрицательным, поскольку σ
меньше σ, скажем, в точке А, σ имеет положительный, а σ — отрицательный температурный коэффициент.
При значении w больше 0), скажем, в точке B, nw' имеет отрицательный, а e' — положительный
температурный коэффициент. При этом n1' и w поменялись местами. Сомивлиер.
Между, следовательно, o) и w, должно быть, h-,) у вас были нулевые температурные коэффициенты.
Возвращаясь к уравнению (I). Если это значение epo для o продифференцировать с res-Pect по температуре,
рассматривая k, коэффициент, как постоянную, и 'результат приравнять к нулю, условие, что w равно q e den t
температур, получается следующим образом. Экспериментально установлено, что кристаллическая пластина
будет вести себя точно так же, как и только что рассмотренные настроенные контуры. Таким образом, Fi-' q
показывает кривую длин волн rj, при которых будет колебаться пластина с параллельным срезом,
построенную как функция ширины (размера вдоль электрической оси), при этом толщина и длина остаются
постоянными.
Будет видно, что по мере уменьшения ширины кристаллической пластины 1iS (сдвигаясь влево к началу
координат) длина волны колебаний толщины, вместо того чтобы оставаться постоянной на уровне A,,,
постоянно смещается, и что для большинства ширин кристалл будет колебаться на двух длинах волн, одна из
которых длиннее, а другая короче A0.
Эти кривые, как было установлено, пересекают точку А.
линия между точками, в которых колебание толщины является гармоникой основного колебания ширины, как
и следовало ожидать согласно теории. На данной экспериментальной кривой наблюдается аномальная
кривая JAB. Причина её возникновения на данный момент неизвестна.
buit is thour,h:t to be due, to the couplingl o. su7ce 7i. iu 0iod, possibly. a high order harmonic of a fiexural or torsional
or Iflong1titdinal vxiration of the length. Если эти пластины из кристалла с симметричной огранкой рассматривать
как основу связанных цепей.
Изменение постоянной частоты толщины Y, а также размерных соотношений и частоты дублетов обусловлено
временной связью hpetveena the, tiiiik! Колебания и ширина колебаний. С помощью экспериментально
определенной кривой сопряжения коэффициент сопряжения между двумя модами колебаний на n-й
гармонике может быть определен. Он определяется из выражения (W,10 мкДж -1 ICr 0 n2, где w' и,.) —
связанные угловые частоты в точке w,, где w 1(, Как упоминалось выше, температурный коэффициент пластин
из кристаллов с параллельным срезом 45 варьируется среди пластин одинаковой толщины, но с немного
разными площадями или ширинами, и температурный коэффициент данной пластины является функцией
температуры.
Для иллюстрации этого момента на рис. 1 показаны две кривые зависимости частоты от температуры для
параллельного кубического сечения. Следует отметить, что увеличение частоты происходит линейно до
достижения заданной температуры sz, после чего кривая выравнивается, а затем начинает менять
направление. Iust (Li L12(m-n, (III' где m - = -.o)' температурный коэффициент 100 6 1 ti dl.
в цепи aO, и P = o),=температурный коэффициент цепи W.. Конвергентность к отношениям 2 2 _____ 1 W 1,
-QfP2, где Q = и P,) m 3 (Iv) олигеква- 105, ция (IV) для P, заменяя w2 на его значение из уравнения (I), f2 Q)2 1
c%/F)2] k21Q)(V 1P2=l + 2Q] Q 351,940 (V) 4351,940, что при очень малом k становится:
Это уравнение описывает точки настройки, или отношения w и w, при которых связанные угловые частоты to'
и (o) будут иметь нулевые температурные коэффициенты, выраженные через отношения несвязанных
температурных коэффициентов и связи.
Обращаясь снова к рис. 6, wQ и представляют значения (o' и w", которые имели бы нулевые температурные
коэффициенты при условии, что mi больше 'a, то есть температурный коэффициент w1 больше по величине,
чем температурный коэффициент W2.
Если исследовать изменение температурного коэффициента кристаллической пластины при заданной
температуре в зависимости от изменения ее ширины (что соответствует изменению настройки поперечных
колебаний), экспериментальные результаты согласуются с вышеописанным подходом. На рис. 8 показаны два
температурных коэффициента кристаллической пластины при 300 °C по мере ее постепенного уменьшения
вблизи пятой гармоники поперечных колебаний. Эти кривые показывают, как изменяются коэффициенты
тензометрии в этом регионе.
Экспериментально определенная кривая зависимости частоты от температуры для пластины кристалла с
параллельными срезами, показанная на рис. 7, также может быть объяснена с помощью приведенного выше
анализа, рассматривая изменение температуры как эквивалентное изменению резонанса обеих несвязанных
частот, то есть повышение температуры дает тот же результат, что и при постоянной температуре при
уменьшении толщины пластины кристалла и увеличении ее ширины, или при увеличении частоты ω и
уменьшении частоты ω. в [быть регионом, где они проходят через резонанс. Если кристалл, представленный
кривой B, колеблется с частотой 320 Гц, то конкретная связанная частота в этом диапазоне имеет
положительный температурный коэффициент. С повышением температуры частота возрастает, проходя
через максимум примерно при 4,50 л, где она имеет нулевой коэффициент, а затем уменьшается. По мере
уменьшения частоты активность поперечных колебаний быстро снижается, и в конечном итоге частота
колебаний кристалла достигает примерно 606 Гц.
Начиная с этой точки n, частота возрастает, поскольку в этом сопряженном периоде коэффициент
температуры в этом регионе положительный.
Если бы не снижение активности периода с отрицательным температурным коэффициентом, следовало бы
ожидать, что частота кристалла freq-uenrc- вместо honnping.
будет продолжать уменьшаться с повышением температуры. Однако скачок частоты обычно происходит сразу
после прохождения области нулевого температурного коэффициента.
Это вполне ожидаемо, поскольку связанная частота 6 с отрицательным коэффициентом, зависящая от
гармоники колебаний, перпендикулярной приложенному полю, естественно, будет труднее возбудить, чем
основная частота в другом направлении.
На рис. 9 показано, что по мере уменьшения порядка гармоники «связь между гармоникой ширины и основной
гармоникой толщины увеличивается». Это значение 7 можно оценить по расстоянию между связанными
периодами в точках совпадения настройки. По мере увеличения связи диапазон температур, при которых
отсутствует частотная цепочка с температурой, увеличивается, то есть область нулевого температурного
коэффициента расширяется. Для иллюстрации этого на рис. 7 показаны две кривые зависимости частоты от
температуры: одна для связи пятой гармоники, другая для восьмой, причем числовое значение связи для
пятой гармоники значительно больше.
Вполне желательно расширить диапазон нулевого температурного коэффициента за пределы температур,
ожидаемых при нормальной эксплуатации. Это требует тесной связи двух режимов вибрации, что, в свою
очередь, требует размерного соотношения в окрестности единицы. Площадь поперечного сечения такой
пластины в направлении ее толщины и ширины приближается к квадратной форме, что для высокочастотных
систем имеет очень малые размеры.
Температуру, при которой кристаллическая пластина с заданной гармонической зависимостью между
толщиной и шириной колебаний имеет нулевой температурный коэффициент, можно точно контролировать,
однако в пределах температур, при которых температуру наиболее удобно контролировать с помощью
вспомогательных устройств.
Этого можно достичь, подогнав кристалл к соответствующему соотношению размеров для любой заданной
гармонической зависимости. То есть, если требуется создать кристалл с нулевым температурным
коэффициентом на пятой гармонике, кристаллическую пластину можно отшлифовать до размеров, при
которых нулевой температурный коэффициент будет получен, скажем, при 0,500 °C.
Для получения кристалла с низким коэффициентом этим методом сначала необходимо определить
коэффициент связи R между 12 гармониками колебаний толщины и гармониками колебаний ширины, которые
необходимо использовать. Это делается путем измельчения образца кристалла с определенной ориентацией
и приблизительным соотношением размеров, который будет использоваться для построения графика двух
частот отклика при прохождении двух связанных колебаний через резонанс. Разница в результирующих
частотах позволяет вычислить k из уравнения II, приведенного здесь. При заданной ориентации кристалла
при резке и заданном соотношении размеров можно ожидать, что связь останется стабильной, и, будучи
установленной, может использоваться многократно в дальнейшем. Желательно вычислить коэффициент
связи k для групп одинаковых кристаллов, поскольку небольшая ориентация пластины относительно грани
или оптической оси JO несколько изменит коэффициент связи.
Коэффициент связи также изменяется в зависимости от конкретной гармоники используемой ширины.
Также изменяется somiewh-lat в зависимости от длины, если длина невелика по сравнению с 15wit и
толщиной. Конечно, для кристалла связь может быть определена для конкретного соотношения размеров,
используемого на более низкой частоте, чем та, на которой кристалл предназначен для колебаний, поскольку
связь является постоянной независимо от изменений частоты для любой гармоники, при условии, что
ориентация фиксирована.
В качестве примера, один кристалл кварца, используя пятый гармонический элемент, длина которого
составляла 47 миллиметров, ширина 19,3 миллиметра и толщина 2,76 миллиметра, при ориентации пластины
в пределах 30 минут от естественной грани и оптической оси, имел коэффициент k, равный 0,01.
Также необходимо знать температурно-эволюционные коэффициенты двух режимов колебаний, или, по
крайней мере, их отношение. Это значение для кварца, как было установлено в результате значительного
числа измерений, составляет приблизительно 2,5 (Q, то есть числовое значение отрицательного
коэффициента, деленное на числовое значение положительного коэффициента, или σ, и это значение было
признано удовлетворительным для использования при работе с такими кристаллами. Эта цифра L mie для
всего кварца, если он безупречен и, по закону, пригоден для огранки кристаллов, когда коэффициент связи k
имеет b).,i определяется с помощью уравнения V a выше или его приближенной формы уравнения VI,
отношение двух свободных кристаллов 1j,,периодов, которые могут быть связаны вместе до 50)obc нулевой
температурный коэффициент может 1, Poniputed.
Затем значение fl0 подставляется в уравнение 1V, чтобы определить связь между одной из частот отклика ra5
и одной из связанных частот.
Разумеется, необходимо также знать частотные константы двух режимов колебаний. «Как указано выше, это
значение составляет 1,90 x 10¹ для колебаний по толщине и 2,860 x 10¹ для колебаний по ширине».
Уравнение IV также может быть записано через длину волны следующим образом: A2 = A2 ___Q2l - Q. (VII)
Если используются длины волн, то частотные константы необходимо преобразовать в константы длины
волны. Волновая постоянная длины для данной толщины составляет 153, то есть, если период не подвержен
влиянию других мод колебаний, длина радиоволны 70, выраженная в метрах, будет равна 15,3, умноженному
на ее толщину в миллиметрах. Постоянная ширины (вдоль электрической оси) составляет 104,6. Ширина
кристалла, умноженная на 104,6 и разделенная на 75-й порядок используемой гармоники, определяет
среднюю длину моды с коэффициентом не менее пяти, которая влияет на работу кристалла и оказывает
основное влияние на температурный коэффициент.
Метод определения размеров кристалла, используемого для его обработки, то есть ширины и толщины,
выглядит следующим образом. На рис. 5 наклонная линия OA представляет собой частоту отклика,
обусловленную гармоникой ширины при изменении ширины. Для простоты отображается только фактическая
гармоника, которая называется шириной по оси X. При огранке кристалла обычно желательно попытаться
выполнить безопасную операцию при более высоком из двух коэффициентов, что обеспечит нулевой
коэффициент, поскольку, если кристалл случайно слишком сильно отшлифовать, его можно будет шлифовать
еще больше, чтобы обеспечить нулевой коэффициент в другой точке. (Этот эскиз, как и другие рисунки,
представлен в виде графика в терминах длины волны, а не частоты, поскольку длины волн пропорциональны
длинам волн.) Таким образом, кристаллизация представляет собой непрерывный процесс движения влево и
вниз на этой диаграмме. Если требуется получить рабочую частоту, представленную X0 на этом рисунке,
сначала следует нарисовать линию OB в соответствии со следующим уравнением (которое является
приблизительной формой VII, когда k мало): X1-=(Xk ширина) Vi/ -KEyQ (VIII) 110, которое представляет собой
геометрическое место частот с более высоким нулевым коэффициентом при изменении размеров.
Проецируя линию от оси x и пересекая ее в точке C, а затем проецируя вниз к точке, обозначенной D,
получаем длину волны, для которой ширина должна быть равна нулю. Затем, используя уравнение X2
(толщина) (ширина) (+K R'7 VQ(IX) 120 (приближенная форма V), можно вычислить длину волны, для которой
должна быть отшлифована толщина. Это позволяет определить размеры, при которых температурный
коэффициент на длине волны А будет равен нулю, если измерения связи верны и кристалл безупречен.
Связь между этим процессом и предыдущим объяснением можно увидеть, рассмотрев кривые отклика F и 0-.
Это кривые, показывающие частоты отклика, если кристалл с только что определенной толщиной шлифуется
по своей ширине от a, значение которого больше, чем только что установленное значение D, и переносится за
точку Li.
Точка, в которой шлифовка прекратится при нулевом коэффициенте (точка C), будет находиться на ширине D.
Однако до достижения этой точки необходимо будет пройти точку IT, в которой коэффициент будет равен
нулю на более низкой частоте или большей длине волны. Если кристалл был отшлифован слишком сильно и
точка C прошла, его теперь можно отшлифовать до такой степени, что меньшая ширина линии OE даст
желаемую длину волны A0. OE — это геометрическое место точек нулевого коэффициента нижней частоты
для данной конкретной связи, коэффициент пересечения которых равен X" = A (ширина) x,/'1 + KVQ (XI).
Пересечение проекции из A с этой линией в точке I1 дает ширину L, до которой следует отшлифовать
кристалл.
Используя формулу A (толщина) = A-2 (ширина) (1-K (-Q)) (XI), получаем новую толщину X't для шлифовки,
толщину, необходимую для получения кристалла с нулевым коэффициентом, но на этот раз работающего на
-2 на более низкой частоте двух связанных цепей.
При измельчении кристалла желательно сделать его размеры немного больше, чем те, которые вычислены
по этим формулам, а затем медленно измельчать кристаллы до желаемых размеров, периодически измеряя
частотный и температурный коэффициенты. Это объясняется тем, что при современном уровне развития
механических измерений не всегда возможно измерить размеры кристалла с той точностью, с которой
необходимо знать частоту.
Если требуется работать на более высокой частоте (меньшая длина волны, соответствующая точке С),
шлифовка кристалла до более узкой области сдвигает температурный коэффициент от плюса к минусу и
медленно повышает чувствительность. Измельчение кристаллического истончителя смещает коэффициент от
минус к плюсу и быстро повышает частоту.
Если необходимо работать на низкой частоте отклика (более низкой длине волны, соответствующей точке HT
oi S в предыдущем обсуждении), шлифовка кристалла nDarrower перемещает коэффициент из
Соседние файлы в папке патенты