ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ ТЕРМОСТАТУВАННЯ КВАРЦОВИХ РЕЗОНАНСНИХ СИСТЕМ З ВИКОРИСТАННЯМ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ МОДУЛІВ ПЕЛЬТЬЄ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, її зв’язок з науковими програмами, планами, темами, сформульована мета та завдання досліджень, наукова новизна і практичне значення одержаних результатів. Наведено дані про реалізацію результатів роботи, її апробацію і публікації.

У першому розділі дисертації, проведено аналітичний огляд робіт в частині сучасних методів забезпечення температурної та вібростабілізації електромеханічних резонансних систем. Проведений аналіз методів та засобів термостатування п’єзо резонансних систем показав, що завдання їх високоточного термостатування, на сьогоднішній день, вирішено не повністю. Основна частина існуючих методів термостатування ґрунтується на «одно направленому» температурному впливі (підігрів чи охолодження) або використанні термоінертних засобів, що значно знижують вплив різких перепадів температури навколишнього простору. Такі підходи дають змогу значно знизити температурну нестабільність резонаторів, проте задачу термостатування в умовах різких перепадів зовнішньої температури не вирішують. Актуальною залишається і проблема оперативного контролю температури п’єзокристалу, оскільки не всім зрізам кристалів притаманна наявність термочутливих мод, а розміщення термодатчиків на їх поверхні в принципі неможливе. Одним із шляхів підвищення ефективності систем термостатування п’єзо резонаторів, є застосування напівпровідникових елементів Пельтьє, що володіють низькою температурною інерційністю і в поєднанні з оперативним контролем температури дають змогу створити високоточну систему термостатування.

Це дозволило сформулювати мету дисертаційного дослідження, яка полягає в підвищенні температурної та вібраційної стабільності синтезаторів частоти на основі п’єзо резонансних генераторів з використанням напівпровідникових термоелектричних модулів Пельтьє. Для досягнення поставленої мети в дисертаційному досліджені проведено порівняльний аналіз методів термо та вібро стабілізації п’єзо резонансних коливальних систем; встановлено основні тенденції та наявні засоби побудови термостатованих п’єзо резонансних систем; розроблені математичні моделі та методику оцінки власних частот багато каскадних термоелектричних модулів Пельтьє;  розроблена імітаційна модель синтезатора частоти на основі п’єзо резонансного генератора та досліджено його температурну нестабільність; розроблені рекомендації по реалізації антивібраційних заходів щодо застосування багато каскадних термоелектричних елементів. 

У другому розділі на основі дослідження процесів, що протікають в ході  підтримання температури термостатування кварцових генераторів частоти із забезпеченням меншої похибки підтримання температури, розроблено математичну модель активного термостатування із передбаченням. Найбільш прийнятним є забезпечення роботи п’єзо резонатора на базовій температурі для якої температурна нестабільність частоти відсутня. При введенні кварцового резонатора в систему генератора частоти, через нього протікає електричний струм значення якого можуть коливатись в межах . Очевидно, що в наслідок протікання струму виникає явище само розігріву кристалу резонатора, що буде виражатись зміною значення диференційного опору резонатора . Таким чином, виникаюча динаміка струму через кристал, що обумовлена виключно розігрівом кварцового резонатора, може бути використана в якості ознаки температурного стану кристалу. Для її реалізації в системі термостатування необхідно встановити аналітичну залежність струму і температури.