Пьезоэлектрический резонатор. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Пьезоэлектрический резонатор - пьезоэлектрический преобразователь с ярко выраженными резонансными свойствами вблизи собств. частот колебаний механич. системы (см. также Резонанс ).Представление П. р. в виде эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами см. на рис. 1. При внеш. возбуждающей частоте f = f_р наступает механич. резонанс и ток в электрич. цепи П. р. достигает макс. значения. При повышении частоты до f_а > f_p называемой частотой антирезоианса, импеданс П. р. становится максимальным, а ток в его цепи - минимальным (резонанс токов).

Рис. 1. Эквивалентная схема пьезоэлектрического резонатора.

Рис. 2. Зависимость реактивного сопротивления пьезоэлектрического резонатора от частоты колебаний.

Величину

называют резонансным промежутком. Качество П. р. определяется остротой его частотной характеристики (рис. 2) и величиной кпд. Значение частот

позволяет определить ряд важных характеристик П. р., и в первую очередь коэф. эл--механич. связи К !

Экспериментально параметры П. р. определяются методами резонанса - антирезонанса, переменой электрич. нагрузки, круговых диаграмм и др. П. р. широко используются в радиотехнике, электронике, электроакустике и др. в качестве фильтров, резонаторов в задающих генераторах, резонансных пьезопреобразователей и пьезотрансформаторов. Пьезо-электриком в П. р. служит кристалл кварца или пьезо-керамика с малыми потерями. Кварцевые резонаторы применяются в качестве резонансных контуров генераторов электрич. ВЧ-колебаний. Высокая добротность (10⁴ - 10⁵) кварцевого резонатора определяет малый уход частоты генератора от её номинального значения [(10^-3 - 10^-5)%] при изменении окружающей температуры, давления и влажности. Разработаны микроминиатюрные кварцевые резонаторы на частоты колебаний 30 кГц - 8,4 МГц, нашедшие применение в электронных часах, системах электронного зажигания двигателей внутр. сгорания и др. П. р. на основе кварца используются в акустоэлектронных устройствах фильтрации и обработки сигналов: монолитных пьезо-электрич. фильтрах, а также фильтрах и резонаторах на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Осн. достоинство резонаторов на ПАВ - возможность использования в устройствах стабилизации частоты и узкополосной фильтрации в диапазоне частот 100- 1500 МГц. Пьезоэлектрич. фильтры из пьезокерамики, как правило, многозвенные, изготавливают на частоты 1 кГц - 10 МГц. При этом на частотах до 3,5 кГц используют биморфные пьезоэлементы, когда П. р. совершает резонансные колебания изгиба по грани; в диапазоне 40-200 кГц применяют П. р. с продольными колебаниями по длине, а на частотах 200-800 кГц - П. р. в виде дисков, совершающих радиальные колебания. На частотах св. 1 МГц используют толщинные колебания пьезокерамич. колец. Рассматриваемые фильтры отличаются простотой конструкции, малыми (по сравнению с LC-фильтрами) габаритами и стабильными рабочими характеристиками (табл.).

Примечание, d-резонансный размер; t-расстояние между электродами; А-площадь электродов.

Литература по пьезоэлектрическим резонаторам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Основные параметры	Производные параметры
Ёмкость П. р., заторможенного по отношению к рассматриваемому резонансу	Ёмкостное отношение
Динамич. ёмкость С,	Механич. добротность
Динамич. индуктивность L,	Коэф. качества
	Резонансная частота
Эквивалентное сопротивление механич, потерь R₁	Частотная постоянная Константа динамич, емкости