Svenska ElektronikForumet

Ja, begreppet öveton kan vara lite förvirrande.
Fördrar att kalla dem tredjeton, femteton etc.

Men det är också en benämning på två helt olika fenomen:

Kristallen, orgelpipan och gitarrsträngen har resonanser
som man benämner övertoner.
De ligger inte exakt i frekvens i förhållande till grundtonen av olika skäl.
Strängen kan vara sliten; geometrin inte perfekt.

Övertoner som bildas i olinjära komponenter ligger däremot exakt.
Men de har en helt annan orsak.
I en flöjt eller orgelpipa kan nog båda mekanismerna finnas.
Flageoletten hamnar nog inte exakt, medan tredjetonen sannolikt gör det.

Bra inlägg SvenW!
Intressant om kvartskristaller: http://www.aef.se/Elektronikutveckling/ ... atorer.htm

Om det inte är jämnt tal på övertonerna kommer den att interferera med sig själv och med jämna mellanrum sluta svänga eller bli svag då grund och överton ligger i motfas.

Varför skulle det inte vara som en orgelpips?

Protte

alexanderson skrev:Något heltalssamband mellan grundton och överton finns inte. En kristall fungerar inte på samma sätt som en orgelpipa. Förmodligen är det metallytorna på kristallens utsida, som ger upphov till denna anomali.
Mät själv upp och se.
En 9MHz kristall hade 27,22 MHz i tredjeton.
För att få 27MHz från en 9 MHz kristall behövs ett separat 3X (triplar)-steg.

Kan du hänvisa till gälla för det påståendet, om inte har jag rätt.

Systemet fundamentala resonanser är heltals-multiplar av grundfrekvensen. De övertoner man kan mäta från en kristall-styrd oscillator som svänger på en grundfrekvens är helt säkert exakta multiplar. Olika störning och brus finns iofs men det finns också andra sätt att se det hela på.

Kristallens olastade serieresonans är den frekvens där reaktansen är noll, som för alla mekaniska eller elektriska själv-resonanser.
I en praktisk återkopplad oscillator-krets är det ingen stabil arbetspunkt, för bästa stabilitet måste kristallen lastas, varvid oscillatorkretsens resonansfrekvensen kommer att ligga något under kristallens resonans-frekvens.
Lastningen kan justeras inom ett begränsat område. Det är det som ger att man kan tuna frekvensen något med en yttre lastkapacitans.
Tuningsbara området sjunker om man istället oscillerar på en överton vilket gör att resulterande resonansfrekvensen inte stegar i helt exakta heltals-multiplar.
Det finns även ett annat problem, då det är mekanisk rörelser som pga sin rörelse även måste vibrera den luft som ligger närmast kristallen.
Luften är i sammanhanget en induktans som dämpar mer på fundamental frekvens än för övertoner. Övertonerna blir närmare heltals-multiplar med kristallen i absolut vakuum men det medför andra problem. Luften behövs t.ex. för att kristallen ska kunna göra sej av med den värme som vibrationerna åstadkommer. Överhettning av inre struktur är en vanlig orsak till att kristaller går sönder.
Kristallkapslar är ofta är fyllda med någon ädelgas, men då för att minska oxidationsprocesser.
Då kristallen vibrerar på en överton är normalt inte fundamentala resonansen närvarande så därför blir det ingen interferens. Finns iofs undantag, där man medvetet kör multimode resonans.

Liknande gäller för orgelpipor. De ljuder med en frekvens som beror på lasten av luft. Med sjunkande lufttryck stiger hypotetiskt frekvensen något då lasten sjunker, jämför att svälja heliumgas och prata, då helium lastar mindre än luft. Vid absolut vakuum är lasten noll och frekvensen oändligt hög (eller 0 eftersom luft behöver ett medium att förflytta sej i). Helt ljudlöst dock.
I analogi med kristaller och luftens dämpande inverkan borde det vara så att orgelpipor som ljuder, deras övertoner är jämna multiplar, men om man tvingar pipan till att resonera på en överton (om det nu går utan mekaniska förändringar) är den tonen förmodligen inte en exakt multipel av grundfrekvensen.

Allt förbehåll för riktigheten, ovan är fritt vad jag tror mej läst från okänd och nu bortglömd källa.

En vid / grov pipa har mera grundton än en smal.
Vill man ta död på grundtonen så borrar man ett litet hål på mitten (på en öppen pipa)

Protte

Med sjunkande lufttryck sjunker även luftens densitet vilket gör att det inte borde bli någon upplevd frekvensskillnad för orgelpipor relativt åhöraren som befinner sej i samma medium. Däremot ger värme att luften blir flyktigare.
Finns det som ett problem gällande orgelpipor i t.ex. kall kyrka relativt varm, varm luft från luftpump och liknade, dvs blir det märkbart ostämt beroende på temperatur?

Nu har orglarna fått tillräckligt mycket uppmärksamhet i denna tråd som handlar om kristaller.

Wedge: Intressant om orglar tycker jag.

E Kafeman skrev:Med sjunkande lufttryck sjunker även luftens densitet vilket gör att det inte borde bli någon upplevd frekvensskillnad för orgelpipor relativt åhöraren som befinner sej i samma medium. Däremot ger värme att luften blir flyktigare.
Finns det som ett problem gällande orgelpipor i t.ex. kall kyrka relativt varm, varm luft från luftpump och liknade, dvs blir det märkbart ostämt beroende på temperatur?

En grad celsius är vad som brukar vara acceptabelt i piporglar.

Protte

Kristaller har ofta/alltid spurrar som beror på vibrationsmoder på själva fysiska ytan - uppbrytning på högtalare när det drivs över vissa frekvenser är säkert bekant och de låter inte vackert heller när det sker. Det gör att den typen av spurrar går inte att simulera eller beräkna fram av anledningen att kristallen fortfarande är en fysikalisk sak med en form och tjocklek, metallager och ben mm som håller fast den - allt påverkar och modellen blir för komplex och med massor okända linjära och olinjära komponenter för att kunna hanteras i simulatorer.

Det som kan vara besvärligt när man designar en kristaloscillator, speciellt om den arbetar på övertoner (och troligen driver den för hårt), är att den inte fastnar på en spurr och helt enkelt går igång på fel frekvens (ibland så lite som några 100 Hz,) - och det behöver inte ske när den är ny, utan kristallen kanske körts i flera år och så gör man en spänningsmässig OFF/ON och det hittar inte tillbaka längre utan rider på spurren istället då den blivit dominerande.

kristaller är också av modellen - tappad kristall (på golvet) = trasig kristall, men det behöver inte synas med en gång... En kristall som tappas på hårt golv utsätts för stöt på över 1000G, medans sitter kristallen i en klocka eller annan apparat så så ligger det på 1/10-delar av vad en kristallkapsels golvkänning ger.

Har sökt lite på nätet efter en simpel beräkning av kristallers övertoners frekvensbestämmande egenskaper relativt grundfrekvens men hittar i stort inget alls.
Tycker det är förvånande med så lite info då sådant borde ha visst allmänt intresse för de som designar sina egna övertons-oscillatorer.
En kristall-tillverkare skriver att kristallens struktur oftast är optimerad för den frekvens som står stämplad på kapseln och försök till att driva den vid andra frekvenser bara ger problem. Om angiven frekvens är grundfrekvens eller överton är av mindre betydelse och evt. övriga övertoner kan medvetet vara undertryckta i själva designen.

Kan därmed inte belägga att mina vaga minnen i tidigare inlägg är korrekta, än mindre åstadkomma en formel relaterad till detta, såsom TS eventuella fråga tycks handla om.
Tar man hänsyn till tillräckligt många parametrar kring kristallens struktur, diameter, slipningsvinklar och omgivning går det säkert komma fram till någon form av närmevärde hur grundton och överton förhåller sej, men toleranser och skillnader mellan olika tillverkare kan göra att någon form av allmängiltig formel inte går åstadkomma.

Intressant att man har så tajt temperatur-tolerans på kyrk-orglar. Kan inte vara helt lätt att åstadkomma då jag föreställer mej att en kyrka i sej inte är särskilt temperaturstabil.
Även här finns likheter med kristaller som vid krav på hög långtidsstabilitet ofta värms till en konstant temperatur.

Hur har det gått alexanderson?
Har du insett att jag hade rätt?