Монокристаллический элемент резонансного преобразователя (его варианты) — SU 1216835 (original) (raw)

(Г7,ОБРЕТ ОПИСАН Р СКОМУ ТЕЛЬСТВ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Патент США У 3601639,кл. Н 04 Р 17/00, 1971.Савамото и др, Нулевой температурный коэффициент резонансной частоты продольных колебаний в стержняхиз танталата лития, " ТИИЭР. Т. 52,1970, У 1, с, 173-175.Грузиненко В.Б. и др, О параметрах танталатолитичевых резонаторовс пьезоэлементами, совершающими колебания изгиба в плоскости ХЧ,/Материалы Х 11 Всесоюзной конференции поакустоэлектронике и квантовой акустике, Саратов, 1983, ч. 11, с. 249,Патент Великобритании Й 1526790,кл. Н 1 Е, 1978.Справочник по кварцевым резонаторам./Под ред. П.Г.Позднякова. М,:Связь, 1978, с. 115-116.(57) Изобретение может бьггь использовано в электромеханических преобразователях приборов селекции и стабилизации частоты, Целью изобретения является повышение стабильности гене- рируемых колебаний на частотах средневолнового диапазона (300-100 кГц) с нулевым ТКЧ. Монокристаллический элемент выполнен в виде прямоугольной пластины из монокристалла танталата лития с тонкопленочным электродным покрьггием, разделенным вдоль продольной оси симметрии пластины на каждой из ее главных граней на две равные части, Противолежащие части электродного покрытия электрически соединены между собой. Поперечная ось симметрии пластины параллельна кристаллографической оси М монокристалла, а продольная ось симметрии наклонена относительно его кристаллойизической оси 2 . В первом варианте элемента относительная величина угла наклона главных граней пластины к кристаллографическойооси составляет 55-65 при определенном соотношении длины пластины и ее ширины (приведено условие, которому удовлетворяет это соотношение). Во втором варианте элемента относительо ная величина угла составляет 24-30 при другом соотношении указанных величин. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.1216835 равных по площади частей 4-7 (фиг. 2),Отношение длины 3 пластины 1 к ееширине 2, обозначенное как 1/Ъ, выбрано из ряда относительных значений: 1,05-1, 15, 2,3-2,9, 4,0-4,6,5,3-5,9, Линии разделения электродного покрытия на части 4, 5 и 6, 7могут идти по середине пластины 1с нулевым наклоном к ее продольной 1 О оси 8, Однако в этом случае линииразделения должны выполняться с"карманами" для обеспечения возможности осуществления не вносящего затухания закрепления элемента (не 15 показаны). Эти же линии разделениямогут не иметь "карманов", но бытьнаклонены к продольной оси 8 пластины на угол Я , который не можетбыть больше ас 1 Ъ/1, Линия разде ления покрытия на части 4 и 5 имеетнаклон, противоположный линии разделения покрытия на части 6 иЗакрепление монокристаллическогоэлемента и токосъем производятся с 25 помощью двух или четырех проволочныхтокоотводов, которые припаяны, приклеены или как-либо иначе присоединены к пластине или к нанесенномуна ее поверхность покрытию в одном З 0 или двух узлах колебаний. Эти узлырасположены на главных гранях пластины монокристаллического элемента,на ее продольной оси 8 (элементыкрепления на фиг. 2 не показаны),что характерно для используемоготипа колебаний - сдвига по контуру,В случае, если монокристаллический элемент используется в пьезоэлектрическом резонаторе, то помимо тонких (проволочных) токоотводовдержателей оно снабжается араматурой,установленной на основании или являющейся деталью последнего, и герметизирующим кожухом. Отношение расстояния 1 от узловой точки до ближайшего торца пластины 1 к ее длине должно быть выбрано из ряда значений: ,15 (к 1);3 - 2,9 (к = 2),./Ь0 46 1 к 3)при 1/Ь = 5, 3 - 5,6 (к = 4) .ческого элемента резонансного преобразователя с электрической цепьюдля возбуждения в нем колебаний55 (фиг, 3). Преобразователь 9 с монокристаллическим элементом включен:в цепь положительной обратной связи Прямоугольная пластина 1 монокристаллического элемента выполнена из танталата лития ЖТаО,) и ориентирована шириной 2 параллельно кристаллофизической оси Х (электрической оси) монокристалла и длиной 3 под наклоном относительно его кристалло" физической оси Е (оптической оси), т,е, вдоль оси Е (фиг, 1), Относительная величина угла наклона состав ляет = 55 - 65 , а в соответствииос вариантом выполнения -= 24о30 . При этом положительный знак угла означает, что отсчет происходит против часовой стрелки. Монокристал-, лический элемент снабжен на главныхгранях пластины 1 тонкопленочным электродным покрытием, состоящим из1, /1 = 0,5 при 1/Ь = 1,05 - 11 /1 = 0,5, 0,22 при 1/Ь = 2,1, /1 = 0,153, 0,32, 0,5 при 11/1 = 0 11, 0 24, О 366 О 5Приведенные значения получены экспериментально методом механического зондирования поверхности элемента в пределах от 1, / 1 = 0 до 1 /1= 0,5.Рассмотрим один из возможных способов соединения монокристаллиИзобретение относится к приборостроению и может использоваться в электромеханических преобразователях в приборах, предназначенных для измерения физических величин, и в приборах селекции и стабилизации частоты.Цель изобретения - повышение стабильности генерируемых колебаний на частотах средневолнового диапазона (330-1000 кГц) с нулевым ТКЧ.На фиг, 1 показана ориентация пластины монокристаллического элемента резонансного преобразователя относительно кристаллофизических осей Х, У и Е монокристалла танталата лития; на фиг. 2 - внешний вид монокристаллического элемента; на фиг. 3 - электрическая схема включения резонансного преобразователя с монокристаллическим элементом при возбуждении его автогенераторным методом; на фиг. 4 - характерная зависимость изменения частоты предлагаемого монокристаллического элемента от температуры; на фиг. 5 - зависимость динамической индуктивности Ь элементов от отношения 1/Ь. усилителя 10, Между входом последне 1216835го и преобразователем 9 включена цепь 11 автоматической регулировки амплитуды. К усилителю 10 подсоединен индикатор 12, например высокочастотный вольтметр, с возможностьюРпереключения на вход и выход усилителя. С усилителем соединен также частотомер 13. Возможны и другие приемы для возбуждения монокристаллического элемента, например фильтро ц вой метод.Устройство работает следующим образом. 30 ф о р м у л а изобретения 1. Монокристаллический элемент резонансного преобразователя, выполненный в виде прямоугольной пластиПри подаче переменного электричес кого напряжения (фиг, 3) на электрод. ное покрытие, состоящее из частей 4-7, сфазировано . (фиг. 2), между частями покрытия 4, 5 и 6, 7 образуется электрическое поле, силовые линии которого направлены так, как это показано на фиг. 2. Основная компонента поля направлена вдоль кристаллографической оси Х. При этом результирующий пьезомодуль не равен 2 нулю. Вследствие обратного пьезоэффекта при данном расположении возбуждающих электродов (частей 4-7 покрытия) в пластине 1 возбуждаются механические колебания сдвига по контуру. Вследствие прямого пьезоэффекта механические колебания приводят к появлению на электродном покрытии знакопеременного электрического напряжения, частота которого имеет высокую стабильность, обеспечиваемую высокой стабильностью механических свойств монокристалла танталата лития, Частота этих колебаний, определяемая шириной и длиной пластины и величиной результирующей константы упругости, находится в пределах 300-1000 кГц. При предлагаемых соотношениях длины и ширины и относительных углах (углах среза)о= 55 - 65 составляющие константы ф оказываются близкими по значению и имеют противоположные по знаку зависимости величины от температуры, по крайней мере, в области температур 25 С. Поэтому ТКЧ в области темпеоратур около 25 С близок к нулю. То же имеет место и при М = 24-30оны из монокристалла танталата лития, поперечная ось симметрии которой параллельна кристаллофизической оси М монокристалла, а продольная ось симметрии наклонена относительно его кристаллофизической оси У имеющей на главных гранях тонкопленочное электродное покрытие, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности генерируемых колебаний на частотах средневолнового диапазона (300-100 кГц) с нулевым ТКЧ, относительная величина угла наклона главных граней пластины к кристаллофизической оси 2 сосотавляет 55-65 , соотношение длины 1 пластины и ее ширины Ь удовлетворяет условию 1 ф 2, 3;4; 1,05 - 1,15 при 2,3 - 2,9 при к 4,0 - 4,6 при к 5,3 - 5,9 при к 1/Ь где к - номер моды колебаний пластины,причем электродное покрытие разделено вдоль продольной оси симметрии пластины на каждой из ее главных граней на две равные части, а противолежащие части электродного покрытия электрически соединены между собой. 2. Монокристаллический элемент резонансного преобразователя, выполненный в виде прямоугольной пластины из монокристалла танталата лития, поперечная ось симметрии которой параллельна кристаллофизической оси Х монокристалла, а продольная ось симметрии наклонена относительно его кристаллофизической оси Х имеющей на главных гранях тонкопленочное электродное покрытие, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности генерируемых колебаний на частотах средневолнового диапазона (300 - 100 кГц) с нулевым ТКЧ, относительная величина угла наклона главныхграней пластины к кристаллофизической оси Е составляет 24-30", соотношение длйныпластины и ее ши- рины 5 удовлетворяет условию 1,05 - 1,15 при к = 1;2, 3 - 2,9 при к = 2;4,0 - 4,6 при к = 3;5,3 - 5,9 при к = 4, 1216835где к - номер моды колебаний пластины,причем электродное покрытие разделено вдоль продольной оси симметрии пластины на каждой из ее главных граней на две равные части, а противолежащие части электродного покрытияэлектрически соединены между собой,1216835ж -га о го фм фо Ьмдтлум4 Отношение Юдоль юскив к ее шорифсПодписноетета СССР Тираж 624 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 3035, Москва, Ж, Раушская

Смотреть

Монокристаллический элемент резонансного преобразователя (его варианты)