Кварц є речовиною фізично і хімічно досить стійким. Він має твердість, майже рівну рубіну і сапфіру. Крім фізичної і хімічної стійкості, кварц володіє малим пружним гістерезисом і малим внутрішнім тертям. Тому для підтримки його коливань потрібна невелика енергія. Володіючи слабким загасанням коливань, кварц, як осцилятор, має високу добротність, рівну 10 ^ -6 і більш. В даний час немає іншої коливальної системи, яка могла б мати таку гостротою і стабільністю резонансу, як кварц. Кристал кварцу має складну структуру, яка характеризується рядом кристалографічних осей: оптичної, трьох електричних (X) і трьох механічних (У). Вони розташовані в системі координатних осей.
За формою кристал кварцу є шестигранную призму, що закінчувалася шестигранними пірамідами. Оптична вісь, що проходить через геометричну вісь, з'єднує вершини пірамід. Перпендикулярно до неї розташовані три електричні осі, що проходять через ребра призми. Також перпендикулярно до оптичної осі через середини протилежних граней призми проходять три механічні осі. Кристалічний кварц як осциляторів використовується в формі кілець, пластин, дисків, брусків. Вони вирізаються з великих шматків кварцу під різними кутами по відношенню до осей кристала. Значення цих кутів для різних типів зрізу з В. А. Маррісон урахуванням дотримання певних розмірів, орієнтації щодо кристалічних осей. Шляхом таких зрізів можна отримати кварцові осцилятори, що відповідають певним вимогам. Практично необхідну для збудження коливань кварцового осцилятора змінне електричне поле утворюється в ньому при розміщенні осцилятора між електродами, до яких прикладається змінна напруга. Тоді виникають пружні коливання кварцу, пропорційні напрузі електричного поля. Амплітуда цих коливань досягає максимального значення при резонансі, т. Е. За однакової кількості частоти електричного поля і частоти коливань кварцу.
Суть механічного резонансу в пластині полягає в тому, що в ній встановлюються стоячі пружні хвилі, причому розмір пластинки, в напрямку якої поширюються хвилі коливання, пропорційний половині довжини цих хвиль. Довжина пружної хвилі при даній частоті коливань пропорційна швидкості поширення, яка, в свою чергу, визначається пружністю і щільністю кварцу. Останні в кристалічному кварці такі, що розміри кварцових пластин вимірюються в сантиметрах і міліметрах. Залежно від розмірів і форми пластин кварцу в резонаторі можуть використовуватися поперечні пружні коливання, звані ще коливаннями по товщині. Коливання по товщині використовуються зазвичай на частотах в декілька сот кілогерц, а коливання по довжині - на більш низьких частотах. Використовувати поперечні коливання на частотах нижче 300 кГц невигідно, так як на цих частотах розміри пластин, хто вагається по товщині, будуть великі. Поздовжні коливання незручно використовувати на високих частотах, оскільки розміри пластин, хто вагається по довжині, на цих частотах малі. У Франції, Швейцарії та ФРН кварц використовується найчастіше у вигляді квадратних і прямокутних брусків необхідного розміру. Бруски вирізаються так, що у них великі межі паралельні електричної осі, а малі відповідно паралельні механічним осях і оптичним. Коливання хвиль відбуваються в поздовжньому напрямку під дією центрального і двох кінцевих електродів, з'єднаних електрично між собою. Спочатку брусок або пластина затискалися між двома накладними електродами. Тепер від цього способу відмовилися і їх роль стало виконувати металеве покриття, нанесене безпосередньо металізацією на поверхню кварцу у вигляді тонкої плівки (золота, срібла або нікелю). Металевий шар електрода забезпечує рівномірний розподіл електричних зарядів по всій поверхні п'єзоелемента. Металеві дроти спаяні з «язичком», продовженим до вузла коливальних хвиль. На думку А. Шейбі, якому належить розробка конструкції кристалічного кварцу в формі бруска, вони можуть вживатися для отримання коливань з частотою в межах 60-100 кГц.
Стандарт кристалічного кварцу в формі кільця розроблений Л. Ессеном в Британській фізичної лабораторії. Зовнішній діаметр кільця 6 см, внутрішній 4,5 см. Обід має квадратний перетин. Кільце вирізане так, що його вісь направлена по оптичної осі. Коли електродів повідомлені змінні заряди, утворюються три сегменти стиснення, які розташовані під кутом 120 ° один до одного, і шість вузлів коливальних хвиль. Кристалічний кварц в формі прямокутної пластини (1X1,25X2,5 мм) застосовується переважно в США. Він має зріз GT (рис. 258) по площині, що проходить через вісь X, і з оптичною віссю утворює кут 51 °; до механічної осі ребра нахилені під кутом 45 °. Електроди розташовані на великих гранях. Частота коливань 100 кГц.
Останнім часом відомо застосування в США зрізів на тонких пластинках для отримання коливань з частотою 5 мГц замість 1 мГц. Це досягається шляхом зрізу пластинки по товщині так, щоб можна було отримувати вузлові точки коливальних хвиль в певних місцях, наприклад в трьох. Межею для отримання високих частот на основній гармоніці п'єзоелементів є їх механічна міцність, так як товщина високочастотних п'єзоелементів всього кілька десятків мікрон і їх обробка представляє великі труднощі. Шляхом точної орієнтації зрізів кварцових пластин відносно кристалографічних осей, застосування раціональної системи підвіски кварцу в балонах і автоматичного термостатування можна домогтися зменшення відходу частоти від номінального значення. Кварцова пластинка або кільце поміщаються в спеціальний утримувач між металевими електродами, до яких підводиться змінна напруга. Конструкція держателя і спосіб кріплення кварцу мають істотне значення для якості роботи генератора, його стабільності. Якщо в осцилляторах з пластинчастим або брусковим кварцом пластина або брусок утримуються в герметизированном балоні на металевих призмах, до яких вони прив'язані шовковою ниткою, то кільцевої кварц закріплюється у спеціальній обоймі на трьох кулькових опорах і підтримується над ними пружиною. Кільце розташовується в обоймі таким чином, що опори знаходяться точно в вузлах коливання. Кільцевій кварц захищений металевим циліндром, герметично сполучаються з базою обойми.
У кварцових годиннику осцилятор зазвичай знаходиться в двухступенчатом термостаті або в посудині Дьюара, де підтримується температура з точністю до 0,001 ° С. Завдяки постійності температури забезпечується стабільність частоти коливань кварцу. Термостатичне пристрій контролю і управління являє собою міст, неврівноваженість якого виникає внаслідок зміни температури і служить сигналом для усунення цього неузгодженості. На Женевської обсерваторії кварцовий еталон частоти поміщений в термостат, що працює в системі потужного генератора низької частоти, зібраного по бруківці схемою Уитстона, причому плечі моста утворені обмотками з нікеліна і константана, розміщені на алюмінієвому корпусі, в якому знаходиться кварц. Разом з кварцом як термометрического пристрою поміщена бруківка схема.
До теперішнього часу досить актуальною залишається проблема «старіння» кварцу, що може надавати дестабілізуючий вплив на хід кварцових годин. Коли кварц старіє, його кристалічна структура з плином часу піддається випадковим змінам і створюється можливість негайного відходу частоти коливання кварцу. Дослідження, однак, показали, що стабільність кварцу підвищується, якщо його поміщати в умови наднизької температури. У США в Національному комітеті стандартів велися досліди з дослідження поведінки кварцу в рідкому азоті (78 ° К) і в рідкому гелії (4 ° К). Ці досліди дають надію на можливість підвищення стабільності кварцу, коли будуть знайдені способи створювати кристали спеціально для цих температур. Усунення причин, що викликають старіння кварцу (теплові дії, рекристалізація, випаровування і т. Д.), Має велике значення для підвищення якості осцилятора. Старіння добротних кварцових осциляторів носять регулярний характер і в багатьох випадках призводять до монотонного експоненціального зміни частоти з часом. В цьому випадку в хід кварцових годин може бути введена відповідна поправка. Перші кварцові годинники з'явилися в 20-х роках ХХ століття і набули поширення з 30-х років. Вони були побудовані на багатолампових схемах і представляли собою складне, громіздке радіотехнічне пристрій. З 60-х років стала успішно вирішуватися проблема створення малогабаритних кварцових годин з використанням напівпровідникової техніки.
Інтерент магазин копій годин
Ласкаво просимо в наш інтернет-магазин ForClock. У нас ви зможете купити копії швейцарських годинників за доступними цінами: Dolce Gabbana, Ebel, Emporio Armani, Franck Muller, Graham, Gucci і багато інших.
Чому саме наш магазин?
1. Ми пропонуємо тільки якісні репліки.
2. Широкий асортимент.
3. У нас хороші знижки.
Ми впевнені, що Ви знайдете в нашому магазині підходящі годинник. Приємних покупок!