Präsentation zum Thema: "Thomas Bruckner* und Kirsten Zickfeld**"— Präsentation transkript:

DE69922931T2 - System zur wärmesteuerung eines lebenden körpers - Google Patents

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Arbeitskreis Energie der DPG • Bad Honnef • April Kippt der “Golfstrom” um? Stabilitätskriterien für die Nordatlantikströmung.  · Brennstoffzellensystem, aufweisend: eine Brennstoffzelle; eine Spülvorrichtung, die der Brennstoffzelle ein Spülgas zuführt;.

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Matrix eine Fluid-durchlässige Schicht auf, und ein hygroskopisches Material, welches in der Lage ist, Flüssigkeiten zu absorbieren und sie darin zurückzuhalten.

Solche Grundsubstanzen mit Flüssigkeits-absorbierenden Eigenschaften sind im Stand der Technik wohlbekannt, wobei eine detaillierte Beschreibung ihrer Struktur über die vorliegende Schrift hinausgeht. Weiterhin in 5 sichtbar sind Hauttemperatur-Sensierfühler 60 und 62 und ein Temperaturfühler 64 für rektalen Gebrauch zum Messen einer Innentemperatur. Zusätzlich können weitere Arten von Temperaturmessvorrichtungen ausgebildet sein, zum Beispiel eine Innenohr- Temperaturmessvorrichtung, ein Infrarotsensor zum Messen der Hauttemperatur, eine Temperaturmessvorrichtung zur oralen Anwendung zum Messen einer Innentemperatur und so weiter.

Zusätzlich können auch in vorteilhafter Weise Temperatursensiervorrichtungen 70 und 72 zum Messen einer Eingangs- und Ausgangs-Fluid-Temperatur bereitgestellt sein. Eine schematische Repräsentation des Systems in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann in 6 und 7 gesehen werden.

Ein Patient 80 ist, wie hier dargestellt, ausgestattet mit einem Kleidungsstück schematisch als ein Rechteck in 5 dargestellt. In 6 und 7 werden die gleichen Bezugszeichen wie die zuvor benutzten verwendet, wo es nötig ist mit einem ""-Index. Kleidungsstück ist mit einem Fluid-Einlass und -Auslass und mit einem kontinuierlichen Fluid-Kanal oder einem kontinuierlichen porösen Raum zwischen ihnen ausgebildet, eingebettet in Kleidungsstück Eine Vielzahl von Sensiervorrichtungen, welche hierin schematisch als Komponente 90 dargestellt sind, übertragen Datensignale, welche die physiologischen Parameter des Patienten wiedergeben, wobei sie zur Steuerung 94 übertragen werden.

Das System dieser Ausführungsform ist für beides, nämlich Erwärmen oder Kühlen des Patienten, ausgebildet. Jedes der Reservoire hat entsprechende Fluid-Einlässe , und entsprechende Fluid-Auslässe , Das System ist mit zwei Strömungs-Steuerventilen und ausgebildet, und zwar zum wahlweisen Übertragen von Rücklauffluid zu oder zum Saugen von Fluid von einem der beiden Reservoire. Pumpe und Strömungs-Steuerventile und werden durch Steuerung 94 jeweils mittels Steuerleitungen und elektrisch betrieben.

Beim Schalten von einer Heiz-Betriebsart zu einer Kühl-Betriebsart oder ungekehrt werden die Strömungs-Steuerventile entsprechend geschaltet. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung ist der Fluid-Auslass mit einem Hitze-Sensor ausgebildet, welcher das Schalten des Rücklauffluids von einem Reservoir zu einem anderen schon beim Sensieren einer abrupten Temperaturänderung mittels Sensier-Vorrichtung zulässt, welche dann ein Datensignal zur Steuerung 97 übermittelt, welche wiederum das Strömungs-Steuerventil schaltet.

Eine solche Einheit, welche zum Beispiel mit Peltier-Effekt-Heizpumpen ausgebildet sein kann, kann in einfacher Weise gesteuert werden, um das dorthindurch tretende Fluid entweder zu heizen oder zu kühlen.

Eine schematische Beschreibung eines Systems in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung ist in 8 sichtbar.

Hier wurden wiederum gleiche Bezüge zu den in der Beschreibung verwendeten mit einem Index "" benutzt, wobei der Leser auf die vorherige Beschreibung zur Erläuterung ihrer Funktion verwiesen wird.

Steuerung ist mit einer Anzeige ausgebildet, um die registrierten Parameter anzuzeigen, zum Beispiel gemessene Innentemperatur, die gemessene Hauttemperatur, die Soll-Innentemperatur, Strömungsrate, Fluidtemperatur und so weiter.

Zusätzlich ist die Steuerung mit einer Steuerschalttafel und einem Prozessor ausgebildet. Der Prozessor empfängt Datensignale von allen Sensier-Vorrichtungen Innentemperaturmessvorrichtung , Hauttemperatur-Messvorrichtung , eine optionale Infrarot-Hauttemperatur-Messvorrichtung und weiteren. Vorrichtung kann zum Beispiel eine Peltier-Effekt-Heizpumpe sein, wie sie an sich bekannt ist.

Zusätzlich steuert die Steuerung die Strömungsrate der Pumpe über eine Steuerleitung und steuert die Temperatur der Vorrichtung über Leitung Verschiedene Servoschleifen können mittels Prozessor für die richtige Steuerung der verschiedenen Parameter implementiert werden. Im Gegensatz zu vorherigen Figuren weisen die in dieser Figur verwendeten Bezugszeichen keine Beziehung zu zuvor verwendeten Bezugszeichen auf.

In einem ersten Entscheidungsschritt wird das System initiiert und die Integrität wird geprüft. Falls das System einen Fehler erkennt, in irgendeiner seiner Komponenten, wird eine System-Abschalt-Sequenz veranlasst. In diesem Initiierungsschritt werden die verschiedenen Betriebsarten eingestellt. Diese können automatische, nur Heiz- oder nur Kühl-Betriebsarten sein. Andere Parameter, welche durch den Nutzer eingestellt werden können, sind die minimal und maximal erlaubte Temperatur der Wärmeübertragungsflüssigkeit, welche typischerweise Wasser ist, um Gewebeverletzung zu vermeiden, als auch Unbehagen des Patienten, insbesondere wenn keine allgemeine Anästhesie vorliegt.

In den nächsten zwei Entscheidungs-herbeiführenden Schritten und wird die tatsächliche Wassertemperatur in der Figur bezeichnet als "Wasser-Temperatur" vergleichen mit der maximal zulässigen Wassertemperatur hohe Temperatur und mit der minimal zulässigen Wassertemperatur "niedrige Temperatur". Falls in Schritt die Wassertemperatur als oberhalb der Hoch-Temperatur-Schwelle festgestellt wird, wird eine Kühlsequenz initiiert, und falls das Wasser in Schritt als zu kalt festgestellt wird, wird eine Heiz-Sequenz initiiert.

Beim nächsten Entscheidungsschritt wird eine Betriebsart basierend auf der Eingabe des Nutzers ausgewählt, zwischen nur Kühlen-Betriebsart, nur Heizen-Betriebsart oder automatische Betriebsart, jeweils mit , und bezeichnet. Wo die Körperinnentemperatur als oberhalb des Sollwertes festgestellt wird, wird das System veranlasst, in einen Stand-By-Betrieb zu gehen, wobei nämlich die Heiz-Funktion beendet ist. Während der Stand-By-Betriebsart wird die Innentemperatur kontinuierlich gemessen und mit dem Sollwert verglichen.

Wenn die Innentemperatur als unterhalb des Sollwertes festgestellt wird, wird die Wassertemperatur mit der Hoch-Temperatur bei verglichen, und falls die Wassertemperatur unterhalb der Hoch-Temperatur ist, wird die Heiz-Betriebsart initiiert.

Falls die Wassertemperatur als oberhalb der Hoch-Temperatur festgestellt wird, wird das System wiederum veranlasst, in eine Stand-By-Betriebsart zu gehen. In dem ersten Entscheidungs-herbeiführenden Schritt der Kühl-Betriebsart wird die Körper-Innentemperatur mit dem Sollwert verglichen, und falls er als unterhalb des Sollwertes festgestellt wird, wird das System veranlasst in die Stand-By-Betriebsart zu gehen.

Falls die Wassertemperatur geringer ist als die niedrige Temperatur, wird das System veranlasst, in eine Stand-By-Betriebsart zu gehen, und falls sie darüber liegt, wird die Kühl-Sequenz initiiert. In einem ersten Entscheidungs-herbeiführenden Schritt in der automatischen Betriebsart wird die Innentemperatur mit dem Sollwert verglichen, und falls sie als unterhalb des Sollwertes festgestellt wird, geht das System zu Heiz-Betriebsart über.

Falls die Innentemperatur als unterhalb des Sollwertes festgestellt wird, schreitet die Sequenz zum nächsten Entscheidungs-herbeiführenden Schritt fort, und dort, falls die Innentemperatur oberhalb des Sollwertes festgestellt wird, wird die Kühlsequenz 4 initiiert. Falls die Innentemperatur als unterhalb des Sollwertes festgestellt wird, wird das System auf Stand-By-Betriebsart geschaltet.

In dem oben beschriebenen Algorithmus ist der einzige gesteuerte Parameter die Wassertemperatur. Es sollte wahrgenommen werden, dass in anderen Ausführungsformen Parameter wie zum Beispiel Strömungsrate des Wärmeübertragungsfluids auch gesteuert werden können. System nach Anspruch 1, wobei der Wärmeaustauscher einen oder mehrere Kanäle zum Hindurchleiten von Wärmesteuerungsfluid, zum Übertragen von Wärme an oder zum Absorbieren von Wärme von der Oberfläche der Person umfasst.

System nach Anspruch 2, wobei der Wärmeaustauscher mit einem Gerät zur Zirkulation des Wärmesteuerungsfluids durch die Kanäle verbunden ist. System nach Anspruch 2 oder 3, umfassend eines oder mehrere Geräte 70 , 72 zur Temperaturmessung des zirkulierenden Fluids und zum Ausgeben diesbezüglicher Datensignale an die Steuerung.

System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Fluid eine Flüssigkeit ist. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wärmeaustauscher als Kleidungsstück ausgebildet ist, das auf einem Abschnitt des Körpers zu tragen ist.

System nach Anspruch 6, wobei das Kleidungsstück Öffnungen aufweist, die Zugang für chirurgische Eingriffe, eine parenteral Verabreichung oder Abläufe von Fluiden erlauben. System nach Anspruch 7, wobei wenigstens ein Abschnitt des Kleidungsstücks mit einer entfernbaren und flexiblen, flüssigkeitsabsorbierenden Einlage versehen ist.

Der Brennstoffzellenstapel 20 ist ein Brennstoffzellenstapel vom Typ Festpolymerelektrolyt, in dem eine Vielzahl von Zellen in Reihe gestapelt sind. Im Brennstoffzellenstapel 20 findet eine Oxidationsreaktion nach Formel 1 an einem Anodenpol statt und eine Reduktionsreaktion nach Formel 2 findet an einem Kathodenpol statt.

Im gesamten Brennstoffzellenstapel 20 findet eine elektromotorische Reaktion nach Formel 3 statt. An dem Brennstoffzellenstapel 20 sind ein Spannungssensor 71 zur Detektion der Ausgangsspannung der Brennstoffzellenstapels 20 , ein Stromsensor 72 zur Detektion eines Energieerzeugungsstromes und ein Zellenmonitor ein Zellspannungsdetektor 75 zur Detektion einer Zellspannung angebracht. Der Oxidationsgasdurchlass 34 ist mit einem Luftkompressor 32 , der das Oxidationsgas aus der Atmosphäre durch einen Filter 31 holt, einem Befeuchter 33 , der das dem Kathodenpol des Brennstoffzellenstapels 20 zuzuführende Oxidationsgas befeuchtet, und einem Drosselventil 35 zu Regulierung der Menge des zuzuführenden Oxidationsgases versorgt.

Der Oxidationsabgasdurchlass 36 ist mit einem Gegendruckregulationsventil 37 zur Regulation eins Oxidationsgaszuleitungsdruckes und dem Befeuchter 33 versorgt, der den Austausch des Wassergehalts zwischen dem Oxidationsgas einem trockenem Gas und dem Oxidationsabgas einem feuchten Gas vornimmt.

Die Brennstoffgasvoratsquelle 41 ist zum Beispiel als ein Hochdruckwasserstofftank, eine wasserstoffabsorbierenden Legierung oder dergleichen ausgeführt und erhält das Wasserstoffgas unter einem hohen Druck z. Wenn ein Abstellventil 42 geöffnet wird, wird das Brennstoffgas von der Brennstoffgasvoratsquelle 41 in den Brennstoffgasdurchlass 45 abgegeben.

Der Druck des Brennstoffgases wird durch den Regulator 43 und einen Injektor 44 auf zum Beispiel kPa verringert und dem Brennstoffzellenstapel 20 zugeführt. Es ist anzumerken, dass die Brennstoffgasvoratsquelle 41 ausgeführt sein kann, als ein Reformer der ein wasserstoffreiches reformiertes Gas aus einem kohlenwasserstoffbasiertem Brennstoff ausbildet, und ein Hochdrucktank, der das von diesem Reformer ausgebildete, reformierte Gas in einen Hochdruckzustand bringt, um den Druck anzusammeln.

Der Regulator 43 ist eine Vorrichtung, die den ankommenden Druck den anfänglichen Druck am Regulator auf einen voreingestellten sekundären Druck reguliert und ist zum Beispiel als ein mechanisches Druckminderventil oder dergleichen ausgeführt, welches den anfänglichen Druck reduziert.

Das mechanisches Druckminderventil verfügt über ein Gehäuse, das mit einer Rückstaukammer und einer durch ein Diaphragma ausgebildeten Druckregluationskammer versorgt ist, und verfügt über einen Aufbau, durch den der anfängliche Druck durch den Rückstaudruck der Rückstaukammer auf einen voreingestellten Druck reduziert wird, um den sekundären Druck in der Druckregluationskammer auszubilden.

Die Umlaufpumpe 47 wird durch einen Motor angetrieben, um das Brennstoffabgas des Umlaufsystems umzuwälzen und zum Brennstoffzellenstapel 20 zuzuführen. Die Batterie 52 fungiert als eine Speicherquelle für überschüssige Energie, eine Speicherquelle für während des generatorischen Bremsens regenerierter Energie oder eine Energiereserve während Lastschwankungen, die Beschleunigung oder Verzögerung des Brennstoffzellenfahrzeugs begleiten.

Der Antriebsumrichter 53 ist zum Beispiel ein durch ein Pulsweitenmodulationssystem gesteuerter PWM-Umrichter und wandelt in Übereinstimmung mit einer Steueranweisung der Steuerungseinheit 90 die Gleichstromspannungsausgabe des Brennstoffzellenstapels 20 oder der Batterie 52 in eine Dreiphasenwechselstromspannung, um das Drehmoment des Antriebsmotors 54 zu steuern.

Der Antriebsmotor 54 ist zum Beispiel ein Dreiphasenwechselstrommotor und bildet eine Leistungsquelle des Brennstoffzellenfahrzeugs.

Die Hilfsmaschinen 55 enthalten allgemein Motoren, die in Einheiten des Brennstoffzellensystems 10 z. Leistungsquellen für Pumpen und dergleichen angeordnet sind, Umrichter zum Steuern dieser Motoren und jegliche Art von kraftfahrzeugmontierte Hilfsmaschinen z. Wenn zum Beispiel ein Inbetriebnahmesignal IG von einem Zündschalter empfangen wurde, lässt die Steuereinheit 90 den Betrieb des Brennstoffzellensystems 10 anlaufen, um die geforderte Leistung des gesamten Systems basierend auf der Ausgabe eines Gaspedalöffnungswinkelsignals ACC von einem Gaspedalsensor, der Ausgabe eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals VC von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und dergleichen.

Die geforderte Leistung des gesamten Systems ist ein Gesamtwert einer Fahrzeugbewegungsleistung und eine Hilfsmaschinenleistung. Die Hilfsmaschinenleistung enthält eine Leistung, die von den kraftfahrzeugmontierten Hilfsmaschinen dem Befeuchter, dem Luftkompressor, der Wasserstoffpumpe, der Kühlwasserumlaufpumpe oder dergleichen verbraucht wird, eine Leistung, die von einer Vorrichtung einer Gangschaltung, einer Radsteuervorrichtung, einer Lenkvorrichtung, einer Federvorrichtung oder dergleichen , die zum Bewegen des Fahrzeuges nötig ist, verbraucht wird, einer Leistung, die von einer Vorrichtung, die in einem Passagierraum angeordnet ist eine Klimaanlage, ein Beleuchtungskörper, eine Musikanlage und dergleichen , verbraucht wird und dergleichen.

Ferner bestimmt die Steuerungseinheit 90 die Verteilung der Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 20 und der Batterie 52 , berechnet einen Energieerzeugungsanweisungswert und steuert das Oxidationsgaszufürungssystem 30 und das Brennstoffgaszuführungssystem 40 , so dass die Menge der durch den Brennstoffzellenstapel 20 zu erzeugenden Leistung mit einer Sollleistung übereinstimmt.

Um die Fahrzeugsollgeschwindigkeit entsprechend des Gaspedalöffnungswinkels zu erzielen, gibt die Steuereinheit 90 zum Beispiel U-Phase, V-Phase und W-Phase Wechselstromspannungsanweisungswerte als Schaltanweisungen an den Antriebsumrichter 53 aus und steuert ein Ausgangsdrehmoment und eine Umdrehungszahl des Antriebsmotors Die Zelle 21 ist aufgebaut aus einem Elektrolytenfilm 22 , einem Anodenpol 23 , einem Kathodenpol 24 und Separatoren 26 , Der Anodenpol 23 und der Kathodenpol 24 sind Diffusionselektroden, die den Elektrolytenfilm 22 von beiden Seiten einbauen, um eine Sandwich- bzw.

Die Separatoren 26 , 27 , die aus gasundurchlässigen leitfähigen Baulelementen aufgebaut sind, bauen diese Sandwichstruktur weiter von beiden Seiten ein, während sie die Durchlässe für das Brennstoffgas und das Oxidationsgas zwischen dem Anodenpol 23 und dem Kathodenpol 24 ausbilden. Der Separator 26 weist Rippen 26a auf, die über ausgesparte Bereiche verfügen.

Der Separator 27 weist Rippen 27a auf, die über ausgesparte Bereiche verfügen. Der Anodenpol 23 verfügt über eine katalytische Schicht 23a , die Kohlepulver enthält, das einen platinbasierten Metallkatalysator Pt, Pt-Fe, Pt-Cr, Pt-Ni, Pt-Ru oder dergleichen als einen Hauptbestandteil trägt, die katalytische Schicht kommt in Kontakt mit dem Elektrolytenfilm 22 ; und eine Gasdiffusionsschicht 23b , die an der Oberfläche der katalytischen Schicht 23a ausgebildet ist und sowohl über Gasdurchlässigkeit als auch Elektronenleitfähigkeit verfügt.

In ähnlicher Weise verfügt der Kathodenpol 24 über eine katalytische Schicht 24a und eine Gasdiffusionsschicht 24b.

Insbesondere, hinsichtlich der katalytischen Schichten 23a , 24a , wird das Kohlepulver, das Platin oder eine aus Platin und einem anderen Metall hergestellte Legierung trägt, in einem geeignetem organischen Lösungsmittel verteilt, und eine angemessene Menge einer elektrolytische Lösung wird hinzugegeben, verklebt und auf den Elektrolytenfilm 22 siebgedruckt.

Die Gasdiffusionsschichten 23b , 24b werden aus Kohlegewebe, die mit einem Faden aus einer Kohlefaser gewoben wurden, Kohlepapier oder Kohlefilz gebildet.

Verschiedene geschnittenes Samen in verschiedenen Orientierungen können vorsehen, andere Arten von Wachstumsregionen. Die Wachstumsgeschwindigkeit der -x-Richtung am langsamsten ist aufgrund der Wirkung der Adsorption von Wassermolekülen auf der Kristalloberfläche; Aluminium-Verunreinigungen zu unterdrücken das Wachstum in beiden anderen Richtungen. Aluminium Einschlüsse Transformation in Farbzentren mit Gamma-Bestrahlung, was zu einer Verdunkelung der Kristall proportional zur Dosis und das Niveau der Verunreinigungen; das Vorhandensein von Bereichen mit unterschiedlichen Dunkelheit zeigt die verschiedenen Wachstumsregionen.

Die Zusammensetzung der Wachstumslösung, ob sie für Lithium oder Natrium Alkaliverbindungen basiert, bestimmt die ladungskompensierenden Ionen für die Aluminium Defekten. Die Ionenverunreinigungen sind besorgniserregend, da sie nicht fest gebunden und können durch den Kristall zu migrieren, Änderung der lokalen Gitter Elastizität und die Resonanzfrequenz des Kristalls.

Andere häufige Verunreinigungen von Belang sind z. Natrium- und Eisenionen können Einschlüsse von acnite und elemeusite Kristalle führen. Einschlüsse von Wasser kann in den schnell gewachsenen Kristalle vorhanden sein; interstitielle Wassermoleküle sind reichlich in der Nähe der Kristallkeim. Schnell-gezüchteten Kristalle enthalten mehr Wasserstofffehler als langsam gewachsen Einsen.

Germanium Verunreinigungen neigen dazu, Elektronen einzufangen während der Bestrahlung erzeugt; die Alkalimetallkationen wandern dann in Richtung der negativ geladene Zentrum und bilden einen stabilisierenden Komplexes. Die eingefangenen Ladungsträger durch Erhitzen freigesetzt werden; ihre Rekombination ist die Ursache der Thermolumineszenz. Die Mobilität der interstitiellen Ionen ist stark temperaturabhängig. Wasserstoffionen sind mobil bis 10 K, aber Alkalimetallionen mobil werden nur bei Temperaturen um und über K.

Die Hydroxyl Defekte können durch Nahinfrarotspektroskopie gemessen werden. Die eingefangenen Löcher können durch Elektronenspinresonanz gemessen werden kann. Einige der strahlungsinduzierten Defekten während ihrem Tempern produzieren Thermolumineszenz; Mängel an Aluminium, Titan und Germanium, bezogen unterschieden werden können.

Swept Kristalle sind Kristalle, die eine Festkörper-Elektrodiffusionsreinigungsprozess durchlaufen haben. Die Migration von Verunreinigungen und die schrittweise Ersetzung von Alkalimetallionen mit Wasserstoff oder Elektronenlöcher verursacht ein schwacher elektrischer Strom durch den Kristall; Abklingen dieses Stromes auf einen konstanten Wert zeigt das Ende des Prozesses. Der Kristall wird dann abkühlen gelassen, während das elektrische Feld aufrechterhalten wird.

Die Verunreinigungen werden in der Kathodenregion des Kristalls, der aus aufgeschnitten und verworfen wird konzentriert. Gefegt Kristalle Strahlungsbeständigkeit erhöht wird, wie die Dosis-Effekte sind abhängig von der Höhe des Alkalimetall-Verunreinigungen; sie sind bei Geräten mit ionisierender Strahlung ausgesetzt, beispielsweise geeignet für die Verwendung für die nukleare und Raumfahrttechnik. Kehren unter Vakuum bei höheren Temperaturen und höheren Feldstärken ergibt noch mehr Strahlung harten Kristallen.

Zwillingsbildung kann durch Unterziehen des Kristalls, um Stress in der X-Richtung, oder eine Wechselstrom- oder Gleichstromfeld entlang der X-Achsenkompression während der Kristall abkühlt durch das Phasenumwandlungstemperaturbereich gemildert werden. Kehren können auch verwendet werden, um eine Art von Verunreinigung in das Kristall einzuführen. Sehr kleine Kristalle für Hochgrundmode-Frequenzen können durch Photolithographie hergestellt werden.

Kristalle können zur genauen Frequenzen, die durch Lasertrimmen eingestellt werden. Eine Technik, bei der der Amateurfunk für leichte Abnahme der Kristallfrequenz, indem Kristalle von Silberelektroden an Dämpfe von Jod, das eine geringe Massezunahme an der Oberfläche durch Bildung einer dünnen Schicht aus Silberjodid bewirkt erreicht werden verwendet; solche Kristalle hatten jedoch problematisch, die Langzeitstabilität. Ein anderes Verfahren verwendet wird, ist üblicherweise elektro Zunahme oder Abnahme der Silberelektrode Dicke durch Eintauchen eines Resonators in Lapislazuli in Wasser gelöst, Zitronensäure in Wasser oder Wasser mit Salz und die Verwendung des Resonators als eine Elektrode, und eine kleine Silberelektrode als eine andere.

Kondensator Trimmer können auch für die Frequenzeinstellung der Oszillatorschaltung verwendet werden. Einige andere piezoelektrische Materialien als Quarz, verwendet werden; z. Einkristalle von Lithiumtantalat, Lithiumniobat, Lithiumborat, Berlinit, Galliumarsenid, Lithiumtetraborat, Aluminiumphosphat, Wismutgermaniumoxid, polykristallines Zirkoniumtitanat Keramiken mit hohem Aluminiumoxidkeramik, Silizium-Zinkoxid-Verbundstoff oder Dikaliumtartrat; einige Materialien besser geeignet für bestimmte Anwendungen sein.

Eine Oszillatorkristall kann auch durch Abscheiden des Resonators Material auf dem Siliziumchipfläche hergestellt werden. Kristalle von Galliumphosphat, Langasit, langanite und langanate gibt etwa mal mehr als die entsprechenden ziehbar Quarzkristallen und werden in einigen VCXO Oszillatoren verwendet.

Die Frequenzstabilität wird von der Kristall Q. Weitere Einflussfaktoren für Q sind die Oberschwingung verwendet wird, die Temperatur, der Grad der Ansteuerung des Kristalls, die Qualität der Oberfläche, die mechanischen Belastungen auf den Kristall durch Kleben und Montage auferlegt, die Geometrie des Kristalls und die angebrachten Elektroden, wobei die Materialreinheit und Defekte in dem Kristall, Art und Druck des Gases in dem Gehäusee, störende Modi und Präsenz und absorbierte Dosis ionisierender und Neutronenstrahlung.

Temperatur beeinflusst die Betriebsfrequenz; verschiedene Formen der Kompensation verwendet werden, von der analogen Kompensation und Mikrocontroller Kompensation zur Stabilisierung der Temperatur mit einem Quarzofen. Die Kristalle besitzen Temperaturhysterese; die Frequenz bei einem gegebenen durch Erhöhung der Temperatur erreicht Temperatur nicht gleich der Frequenz durch Verringern der Temperatur erreicht derselben Temperatur.

Spezielle Schnitte können mit linearen Temperatureigenschaften hergestellt werden; die LC-Schnitt in Quarzthermometer verwendet. Weitere Einflussfaktoren sind die Obertöne verwendet, die Montage und den Elektroden, Verunreinigungen im Kristall, mechanische Belastung, Kristallgeometrie, Temperaturänderungsrate, thermische Vorgeschichte, ionisierende Strahlung und Antriebsebene. Dies sind kleine nach unten oder oben Exkursionen bei bestimmten Temperaturen lokalisiert, deren Temperatur Position abhängig von dem Wert der Lastkondensatoren.

Mechanische Spannungen beeinflussen auch die Frequenz. Andere dynamische Beanspruchung induzierende Faktoren sind Erschütterungen, Vibrationen und akustische Geräusche. Atmosphärendruckänderungen können auch Verformungen einzuführen, um das Gehäuse, die Beeinflussung der Frequenz durch Ändern Streukapazitäten. Luftfeuchtigkeit beeinflusst die Wärmeübertragungseigenschaften der Luft, und die elektrischen Eigenschaften von Kunststoffen durch Diffusion von Wassermolekülen in ihre Struktur ändern, zur Änderung der Dielektrizitätskonstanten und der elektrischen Leitfähigkeit.

Kristalle unterziehen langsame allmähliche Änderung der Frequenz mit der Zeit, wie Alterung bekannt. Es gibt viele Mechanismen. Die Montage und Kontakte können Linderung der integrierten Spannungen zu unterziehen. Moleküle von Verunreinigungen entweder von der Restatmosphäre, aus den Kristall, Elektroden oder Verpackungsmaterial beim Siegeln das Gehäuse auf der Kristalloberfläche adsorbiert wird, ändert es seine Masse entgast oder in diese eingeführt; Dieser Effekt ist in Quarzkristall-Mikro ausgebeutet.

Die Zusammensetzung des Kristalls allmählich durch Ausgasen Diffusion von Atomen von Verunreinigungen oder Migration von den Elektroden verändert werden, oder das Gitter kann durch die Strahlung beschädigt werden.

Langsamen chemischen Reaktionen an oder in dem Kristall auftreten oder an den Innenflächen des Gehäuses. Der Druck in dem Gehäuse kann aufgrund unterschiedlicher Luftdruck, Temperatur, Leckagen oder ein Ausgasen des Materials nach innen ändern. Helium kann ähnliche Probleme verursachen, wenn sie durch Glas-Gehäuse von Rubidium-Standards diffundiert. Gold ist eine bevorzugte Elektrodenmaterial für Low-Aging-Resonatoren; ihre Haftung an Quarz stark genug ist, um den Kontakt auch bei starken mechanischen Erschütterungen zu halten, aber schwach genug, um nicht unterstützt erhebliche Belastung Steigungen.

Gold ebenfalls nicht Oxide bilden; es adsorbiert organische Verunreinigungen aus der Luft, die aber leicht zu entfernen sind. Allerdings kann Gold allein Delaminierung zu unterziehen; eine Schicht aus Chrom wird daher manchmal auch für eine verbesserte Bindungsstärke verwendet. Silber und Aluminium sind häufig als Elektroden verwendet werden; aber beide Form-Schichten mit der Zeit, die die Kristallmasse erhöht und senkt die Frequenz.

Silber kann durch Exposition gegenüber Joddämpfen passiviert werden, wodurch eine Schicht aus Silberjodid. Aluminium oxidiert leicht aber langsam, bis etwa 5 nm Dicke erreicht ist; erhöhte Temperatur während der künstlichen Alterung wird das Oxid Bildungsgeschwindigkeit nicht wesentlich erhöhen; eine dicke Oxidschicht kann während der Herstellung durch Anodisierung gebildet werden.

Exposition aus versilbertem Kristall Dämpfen Jod kann auch im Amateur Bedingungen für leicht Absenken der Quarzfrequenz verwendet werden; die Frequenz können auch durch Abkratzen Teile der Elektroden erhöht werden, aber das führt Gefahr einer Beschädigung des Kristalls und Verlust von Q. Eine DC-Vorspannung zwischen den Elektroden kann die anfängliche Alterung beschleunigen, wahrscheinlich durch induzierte Diffusion von Verunreinigungen durch den Kristall.

Anordnen eines Kondensators in Reihe mit dem Kristall und einem mehr Megaohm parallel können solche Spannungen zu minimieren. Crystals leiden kleinere kurzfristige Frequenzschwankungen als auch. Die wichtigsten Ursachen für ein solches Rauschen sind z. Allan Varianz des Phasenrauschens, Spektraldichte der Phasenabweichungen und Spektraldichte Bruchfrequenzabweichungen: Die Kurzzeitstabilität ist durch vier Hauptparameter gemessen.

Die Auswirkungen der Beschleunigung und Vibrationen neigen dazu, die anderen Lärmquellen zu beherrschen; Oberflächenwellenbauelemente sind in der Regel empfindlicher als Volumenwellen diejenigen zu sein, und die spannungskompensierte Schnitte sind auch weniger empfindlich. Die relative Orientierung des Beschleunigungsvektors auf den Kristall dramatisch beeinflusst Vibrationsempfindlichkeit des Kristalls. Mechanische Schwingungsisolierung Halterungen für hochstabile Kristalle verwendet werden.

Die mechanische Spannung verursacht eine kurzzeitige Änderung der Oszillatorfrequenz aufgrund der Belastungsempfindlichkeit des Kristalls und eine permanente Änderung der Frequenz durch Schock-induzierten Veränderungen der Montage und innere Spannungen, die Desorption von Verunreinigungen von den Kristalloberflächen präsentieren oder Veränderung von Parametern der Oszillatorschaltung.

Phasenrauschen spielt wichtige Rolle bei der Frequenzsynthese-Systeme mit Frequenzvervielfachung; eine Multiplikation mit einer Frequenz von N erhöht die Phasenrauschleistung von N. Dies kann katastrophale Folgen für Systeme, die z. Kristalle sind etwas empfindlich auf Strahlungsschäden. Solche gefegt Kristalle haben eine sehr geringe Reaktion auf stetige ionisierende Strahlung. Die Al-Website können auch Trap-Wasserstoffatome.

Alle Kristalle eine vorübergehende negative Frequenzverschiebung nach der Belichtung mit einer Röntgenimpulses; die Frequenz verschiebt sich dann nach und nach wieder; natürlichem Quarz erreicht stabile Frequenz nach Sekunden, mit einem negativen Offset Frequenzbestrahlung vor, zurückzukehren künstliche Kristalle auf eine Frequenz etwas niedriger oder höher als vor der Bestrahlung, fegte Kristalle anlagern praktisch zurück zur ursprünglichen Frequenz.

Das Glühen wird bei höheren Temperaturen schneller. Kehren unter Vakuum bei höheren Temperaturen und Feldstärke weiter zu verringern Antwort des Kristalls um Röntgenpulse.

Serienwiderstand ungepfeilten Kristalle erhöht nach einer Röntgendosis, und lagert sich wieder zu einem etwas höheren Wert für eine natürliche Quarz und zurück zur Vorbestrahlung Wert für synthetische Kristalle. Serienwiderstand gefegt Kristalle bleibt unberührt. Erhöhung der Serienwiderstand verschlechtert Q; Auch kann eine hohe Zunahme der Schwingungen stoppen.

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Dabei wird die Temperaturänderung beim Lösen des Salzes kalorimetrisch. Mit verschiedenen Hilfsmitteln wird diesen Medien Wärme entzogen.

Closed On:

Der Absolutwert der Hysterese kann von dem Grad der Ölverschlechterung abhängen, wobei der höhere Absolutwert eine Angabe einer Zunahme der Ölverschlechterung sein kann.

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