Wydział: RAu

Kierunek: Informatyka

Grupa: III

Sekcja: I

Rezonator kwarcowy.

Janusz Szymanek

Adam Olejnik

Tomasz Ciapała

Wstęp teoretyczny:

Parametr charakteryzujący zdolność oscylatora do wykonywania drgań niewymuszonych nazywamy dobrocią.

Dobroć oscylatora zdefiniowana jest jako stosunek energii posiadanej przez drgający oscylator do energii traconej w jednym okresie drgań. Z powyższej definicji wynika , oscylator o dużej dobroci raz pobudzony do drgań będzie oscylował długo, wykona wiele wahnięć zanim się zatrzyma. Taki oscylator nazywa się rezonatorem , gdyż przyjmuje on energię tylko w zjawisku rezonansu.

Stanowisko pomiarowe:

Badany układ drgający stanowi rezonator kwarcowy. Pobudzany on jest przebiegiem sinusoidalnym z wysokostabilnego generatora o regulowanej częstości. Częstotliwość mierzona jest za pomocą przelicznika - częstościomierza. Drgania rezonatora obserwowane są na ekranie oscyloskopu.

Przebieg ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zdjęcie krzywej rezonansowej. Za pomocą oscyloskopu wykonano kilkanaście pomiarów amplitudy obserwowanych drgań zmieniając częstotliwość wokół częstotliwości rezonansowej, w takim zakresie by osiągnąć małe amplitudy z obydwu stron częstotliwości rezonansowej.

Pomiary:

lp.	częstotliwość [Hz]	amplituda [ilość działek osc.]
1.	100 003	1
2.	100 010	2
3.	100 018	3
4.	100 023	5
5.	100 025	5
6.	100 027	8
7.	100 029	10
8.	100 030	12
9.	100 031	13
10.	100 033	20
11.	100 034	30
12.	100 035	32
13.	100 037	28
14.	100 041	15
15.	100 043	12
16.	100 045	10
17.	100 049	8
18.	100 051	7
19.	100 055	6
20.	100 060	6
21.	100 067	4
22.	100 081	4
23.	100 117	3
24.	100 171	3

Zależność amplitudy drgań rezonatora kwarcowego od częstotliwości siły wymuszającej.

Wykres:

Zależność amplitudy drgań rezonatora kwarcowego od częstotliwości siły wymuszającej

Z wykresu można odczytać szerokość połówkową krzywej rezonansowej Δf oraz częstotliwość rezonansową f₀:

f₁=100033,2 Hz

f₂=100039,1 Hz

Δf=5,9 Hz

f₀=100035 Hz

Na podstawie tych danych liczymy dobroć korzystając ze wzoru:

Q₁= f₀/Δf

Uzyskujemy wynik:

Q₁=16955,1

Wnioski:

Przeprowadzone pomiary potwierdziły nasze dotychczasowe wiadomości. Rezonator charakteryzował się wysoką amplitudą drgań w pewnym określonym paśmie częstotliwości (wokół częstotliwości rezonansowej) natomiast poza częstotliwościami z pasma wokół częstotliwości rezonansowej amplituda drgań gwałtownie spada.

---