四点安装的SC切和AT切谐振器的加速度和加热特性

本文研究了四点安装的 SC 切和 AT 切谐振器的加速度灵敏度和加热特性。加速度的灵敏度是根据振动引起的边带来确定的。每一个谐振器的测量结果均与振动方向和振动频率呈函数关系。所研究的谐振器的参数包括:切角(AT 和 SC)、固定方位、泛音次数、晶片的几何形状(平平的、平凸的、双凸的)、安装支架的刚度和晶片材料(天然石英、人造石英和经扫掠的人造石英)。预热特性的测量是,先把谐振器浸入冰水中,然后迅速将其浸入沸水中,等达到热均衡之后,用晶体阻抗表(CI-meter)监测谐振器频率。对不同的 AT 和 SC 切设计(基模和三次泛音)的预热时间作了比较。可以看出,四点安装的陶瓷扁平封装的 SC 切谐振器能够在20秒内从0℃预热到100℃,而频率在2×10~(-7)以内。     

SC切石英谐振器

编者序 SC切是体波切型族中一个属名。“SC”是由“Stress compensated”取其词头缩写而成。这种叫法在国际上普遍为大家所承认、所接受,成为一种为人们所感兴趣的切型。追溯其发展史,将近十年。一九七四年,在国际超声年会上,Holland首次提出了这种切型的理论予言,当时叫做“TS-Cut”(Transient Stress-Cut),其切角(ф,θ)二22.8°,34.3°。     

激光束直接照射球面石英晶片引起的热-频特性

石英晶片的振荡频率特性是在把激光束作为一种探试器照射其各主要面的不同点时进行观测的。这种频率特性是各个切角所特有的,并且与几何形状和电极或支架的类型无关。 AT切晶片有三种部位显示出不同的热频特性。当激光器的照射功率相同时,IT切和SC切晶片的频率漂移总量约为AT切晶片频率漂移总量的1/5到1/10。这些结果使我们联想起可以通过使结构及电极对红外线的反射系数最佳来补偿晶体元件的热频瞬变。     

温度补偿振荡器用SC切谐振器

本文介绍对SC切TCXO谐振器的频温一切角特性的测定情况。θ值是在下转折点温度范围+100℃至-70℃的数值。根据这种谐振器的频率温度(f-T)特性,测出了在不同温度范围(即-40℃—+75℃, -54℃—+85℃和0℃—+60℃)的最佳切角、最小频率偏移和最大频率-温度斜率。业已发现,用普通切割设备就能很容易达到切角公差。初步的滞后测量结果表明,SC切谐振器可以使TCXO的稳定度得到明显提高。     

高性能SC切谐振器的设计

采用基频、三次和五次泛音设计的 SC 切α石英谐振器已经制造出来,其频率复盖范围为4MHz 到100MHz。一些设计数据表明,SC 切谐振器的理论最大 Q 值,要比 AT 切谐振器的高(15～20)％。例如,一种已经制成的60兆赫三次泛音 SC 切谐振器,其 Q 值达到25万,这个数字是 AT 切谐振器在该频率上的理论最大 Q 值。已经确定了几种 SC 切设计(平-平、平-凸、双凸,基频和泛音)的“零角”。Vig 用控制磨球面来调整5MHz 基频 SC 切谐振器转折点的方法,已经用于生产中。SC 切晶片的化学抛光法通过生产实践正在完善。研究表明,Vig 建议的1:4的氢氟酸-氟化铵溶液对 SC 切晶片的表面污染是完全允许的。然而,他建议的1:2氢氟酸-水溶液引起了 SC 切+X 表面的退化。所有磨球面的 SC 切的设计是这样进行的,即在晶片的同一晶面磨球面,这是在 Bond介绍的电路中通过对每个晶片的挤压试验来完成的。对用同样制造技术加工的 AT 和 SC 谐振器老化特性的研究表明,典型的 SC 谐振器进入最终老化率的时间要比 AT 的快(5～10)倍,而典型 SC 切的最终老化率有(2～3)倍的改进。     

自动网络测试系统

本文介绍计量院研制的自动网络参数测试系统。它被用作网络参数国家标准装置。为了提高测量准确度,系统硬件采用了多项先进技术方案,同时研制了新的功能更强的系统应用软件。测试系统工作频带:100～2000MHz,量程可达70dB。反射系数测量不确定度△Г≤±1.5×10~(-3)(1+A) △φ≤±(0.2+tg~(-1)(0.0015)/Г)°.传输系数测量不确定度△A≤±(1×10~(-2)+5×10~(-4)A)dB,Aθ≤±0.2° A<40dB。     

SC切晶体谐振器工艺的改进

以前,我们已经讨论了 SC 切晶体的制作,从石英材料切割双转角晶片的技巧和确定 g 灵敏度的试验方法。本文将论述下列几个问题:1)一种采用旋转 X 切法的简化 X 射线定向;2)改变Ψ角时,频率随加速度的变化;3)介绍一个 SC 切成品晶体振荡器的试验结果。     

AT+SC切石英晶体谐振器热滞的自动测量方法和结果

本文的目的是要说明传统的HC—27/U玻璃壳封装的精密石英晶体谐振器温度补偿的极限。为了对限制补偿精度的谐振器的热滞(返回)进行测量,建立了计算机控制的滞后测量台,该测量台曾用来测量由3个德国厂家制造的多种晶体。与AT切晶体相比较,SC切晶体没有显示出实际优点。用数字温度补偿石英晶体振荡器可获得的频率稳定度,单仅晶体谐振器的热滞一项,就限制在△f/f=±1×10~(-7)左右。如果把用做补偿的温度传感器的不精确度和数字化的分辨误差加在一起,则对于连续生产而废品率不高的情况可以把可达到的频率稳定度假定为△f/f=±2×10~(-7)。这个数值实际上与工作温度范围无关。     

用修磨球面的方法调整SC切谐振器的频率-温度特性

本文研究了修磨晶片球面对基频、三次泛音 SC 切晶体的频温特性的影响。已经发现,SC 切晶体的频温特性对晶片的球面非常灵敏,并且发现在重新研磨晶片球面时,偏转点温度斜率的变化与球面的变化近似线性关系。对 AT 切晶体,球面是设计的一个关键。对类似的 SC 切谐振器,能够在很宽的不同球面范围内获得令人满意的性能。已成功地将球面与温度特性的依赖关系应用于“角度校正”SC 切谐振器。本文介绍这种“角度校正”的几个例子。本文还报道了电极尺寸对频温特性影响的一些初步结果。     

晶片几何形状对AT和SC切石英谐振器加速灵敏度的影响

AT切谐振器的加速灵敏度与晶片的曲率密切相关。片子的球面变得较平时,加速灵敏度系数差不多随着屈光度值线性地减小。已经研究过四种类型的AT切谐振器:5MHz基模,5MHz三次泛音,10MHz三次泛音和20 MHz基模。已经发现给定球面的双凸谐振器并不比同样球面的平凸谐振器的加速灵敏度更低。据观察,晶片的曲率和SC切谐振器的加速灵敏度没有关系。设计的大量的基模和三次泛音AT与SC切谐振器已通过鉴定。至今,设计得最好的AT切谐振器的加速灵敏度并不比设计得最好的SC切谐振器的加速灵敏度差。     

标准辐射热源

本文介绍一种为热流量值传递而研制的“标准辐射热源”。简述了“标准辐射热源”的原理和结构,给出了它的技术指标。误差分析表明该“标准辐射热源”输出的热流值误差不大于±3％。“热流”是个物理量,表示在单位时间内通过单位面积的能量,单位是KW/M~2(或W/CM~2),用以描述研究对象的热状态。它广泛用于能源、燃烧、宇航等领域。为了测量热流的大小,我国各科研生产部门都根据各自的需要研制了各种类型的热流传感器供测量时使用。但是,计量部门没有热流量值的传递系统,不可能对各种热流传感器进行分度和检定,因而热流量值也不统一。为了解决各种热流传感器在量值上的统一问题,研制了一套“热流测量系统”,对各种热流传感器进行分度和检定以实现热流量值的统一。“标准辐射热源”是“热流测量系统”中热流标准值的输出装置,所达到的主要技术指标为: 1.温度范围:900℃～2000℃(若石墨发热体经热解涂层处理后,最高温度可达3000℃); 2.控温精度:≤±2℃/10分钟;3.“靶子”两侧温度对称性:≤±2℃;4.黑度系数ε:0.99±0.005。测定技术指标的实验数据由表(1)和表(2)给出。黑度系数ε为计算值。     

一种新型的微机补偿晶体振荡器及开发系统

提出了一种新型的以微处理器为核心的AT切温度补偿晶体振荡器 (MCXO)的设计思想 ,说明了其开发系统的原理 ,给出了最后的实验结果。使用该开发系统得到的这种振荡器可以工作在 - 40℃～ 85℃的环境内 ,频率—温度稳定性≤± 5× 10 - 7。     

任意转角石英晶片电弹常数的快速计算

电弹常数是描述压电材料最重要的常数,压电元器件的设计以其所用压电材料的电弹常数为基础。石英晶体是目前应用最广的压电材料,由于晶体的各向异性,其电弹常数的值随品片的切割方位而变,且通常须用矩阵表示。因此,任意切型和切角的电弹常数计算就变得非常复杂。本文对任意切型的电弹常数归纳了一种简便的计算方法并在微机上编出了相应的程序。通过运行本文工作的程序,即可随时得到任意切型及切角电弹常数的理论值,这样就可为研制和设计工作提洪可靠的理论依据,并节省大量的人工计算时间。     

快速加热的SC切晶体振荡器

本文讨论尾部警戒雷达方案中所采用的石英振荡器的设计和研制。在经过改进的比例控制恒温器中使用 SC 切晶体已获得极好的加热特性。仅五分钟后,稳定度达到1×10~(-8)。该振荡器工作在10兆赫,利用 TO-8型外壳的三次泛音 SC 切晶体。缩小了比例控制恒温器的尺寸,以便得到快速加热所需的最小质量。本文介绍该振荡器的结构和电路设计,并讨论加热、温度稳定性和其它特性的测试结果。文章介绍了有关 SC 切晶体对“g”灵敏度和辐射灵敏度的附加数据。辐射数据表明,稳定度比用 AT 切晶体的要高1-2个数量级。     

日本研制新一代空间用光纤陀螺

日本宇宙开发事业团(NASDA)的筑波空间中心研究所研制新一代的空间用光导纤维陀螺。这种光导纤维陀螺在火箭和卫星上都能使用。搭载在火箭上的惯性导航用陀螺和卫星姿态控制用陀螺,在测量角速度这点上是相同的,但在测量范围及精度要求上却有很大差别。姿态变化大的火箭用陀螺,要求具有测定角速度范围在±100度/秒限度内的能力。另外,测定精度最好是30分钟内漂移率为0.1～0.01度/时,使角速度具有重复性。     

电磁干扰自动测量系统

电磁干扰自动测量系统可完成产品诊断测量、环境场测量和基于GJB-151/152标准的有关测量。测量频率范围为14kHz～18GHz,幅度测量精度在30MHz频率以下优于±2.85dB。在30MHz～6GHz范围内优于±3.86dB,在6～16GHz频率范围内优于±4.81dB,在16～18GHz范围内优于±5.06dB。     

一种新的频稳分析仪WH—91

目前国内好的晶振秒级稳定度已达到2～3×10~(-13)/s,氢钟1000~5以上稳定度已优于几×10~(-14)。国内市场可见的仪器难于满足上述指标的测量,因此研制了一种可满足上述指标的测量仪器——种新的频稳分析仪WH-91,分析了引起误差的各种因素,给出了实测结果,测得非优选8601晶振的秒级稳定度为5×10~(-12)/s,与该晶振的出厂指标符合良好。     

相位噪声自动频域测量系统及其不确定度估计

本文介绍中国计量科学研究院(NIM)在相位噪声频域测量方面的最新进展,叙述了系统的性能,详细讨论了测量不确定度,指出系统的噪声本底小于-170dBc/Hz.总测量不确定度可达±2dB.并给出若干测量实例.     

相对法测量齿轮周节累积误差的测量误差

相对法测量齿轮周节累积误差的测量误差,发现有两个计算公式:△_∑=±(Z~(1/2)/2)·δ与△_∑=±(Z/2)~(1/2)·δ。究竟哪个公式准确呢?本文对这个问题进行了论述,给出了正确答案。计算公式正确与否,关系到该测量方法能否保证齿轮测量精度,必须给予足够的重视。     

一种多点高精度测量低温温度系统

本文介绍一种热敏电阻温度传感器如何配用 JCD—474巡回检测装置(或配用 PF3多路双积分数字电压表)以实现远距离多点自动化测量,文章着重分析该测量系统的测量精度优于±0.4K,该测量系统适用于测量贮箱和管道内液氢、液氧温区的介质温度。