Способ настройки частоты вакуумных пьезоэлектрических резонаторов

Способ настройки частоты вакуумных пьезоэлектрических резонаторов

Реферат

 

Изобретение относится к пьезотехнике и может использоваться при разработке и изготовлении пьезоэлектрических резонаторов. Изобретение решает задачу повышения точности настройки. В соответствии со способом после вакуумирования пьезоэлемента к выводам возбуждающих электродов, один из которых электрически соединен с технологическим электродом, прикладывают высокое напряжение. При этом минимальное расстояние между технологическим и возбуждающим электродами, размещенными на одной грани пьезоэлемента, выбрано в пределах от 0,02 до 0,3 мм. Между соответствующим возбуждающим и технологическим электродами происходит искровой разряд, сопровождающийся испарением металла, что вызывает повышение частоты. Процесс протекания искрового разряда практически не зависит от степени вакуума в объеме резонатора, что обеспечивает повышение точности настройки. 2 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при разработке частотозадающих элементов высокостабильных кварцевых генераторов. Целью изобретения является повышение точности настройки. В соответствии со способом возбуждают пьезоэлемент настраиваемого пьезоэлектрического резонатора путем приложения к возбуждающим электродам переменного напряжения, измеряют его резонансную частоту и сравнивают с заданной. При этом резонансную частоту пьезоэлемента заранее выбирают меньше заданной. Затем после вакуумирования пьезоэлемента к выводам возбуждающих электродов, один из которых электрически соединен с расположенным на противоположной грани относительно него технологическим электродом, прикладывают высокое напряжение порядка нескольких киловольт. За счет использования технологического электрода, кромка которого, обращенная к соответствующему возбуждающему электроду, выполнена в виде дуги, а минимальное расстояние от возбуждающего электрода выбрано в пределах от 0,02 до 0,3 мм, между возбуждающим и технологическим электродами в месте кратчайшего расстояния между ними происходит искровой разряд, сопровождающийся испарением металла. Это приводит к повышению частоты кварцевого резонатора. Процесс возникновения и протекания искрового разряда практически не зависит от степени вакуума в объеме кварцевого резонатора и сохраняется при разрежении порядка 10^-6 мм рт. ст. и выше. Это позволяет подстраивать в сторону повышения частоту высоковакуумных кварцевых резонаторов после их изготовления и тем самым повысить точность настройки на заданную резонансную частоту. Кроме того, скорость частотной подстройки практически постоянная во времени. Это позволяет более точно определить время разряда, необходимое для получения требуемого приращения частоты, а также повысить точность настройки. Выбор наибольшего значения минимального расстояния между возбуждающим и технологическим электродами (0,3 мм) обусловлен необходимостью увеличения напряжения, необходимого для вакуумного пробоя. При этом возникает опасность пробоя между выводами резонатора, находящимися вне вакуумного объема, а также изоляции кварцедержателя. Однако минимальное расстояние между возбуждающим и технологическим электродами не должно быть меньше 0,02 мм, поскольку при напылении между возбуждающим и технологическим электродами возможно образование токопроводящих мостиков. На фиг.1 приведена конструкция пьезоэлемента высоковакуумного кварцевого резонатора. Резонатор содержит пьезоэлемент 1, возбуждающие электроды с выводами 2 и 3, технологический электрод 4 и вакуумплотный корпус 5. На фиг.2 приведена структурная схема установки для осуществления искрового разряда при настройке высоковакуумного кварцевого резонатора. Установка содержит источник высокого напряжения 6, балластный резистор 7, служащий для ограничения тока заряда, и настраиваемый кварцевый резонатор 8. Данным способом настраивали вакуумные кварцевые резонаторы АТ-среза на частоту 10 МГц по третьей механической гармонике, содержащие вакуумплотный баллон, в котором были размещены кварцедержатель с закрепленным в нем пьезоэлементом в виде плосковыпуклой линзы размером 7х10 мм и радиусом кривизны 300 мм. В центральной области каждой из главных граней пьезоэлемента размещены возбуждающие электроды диаметром 4 мм, а на периферийной области одной из главных граней технологический электрод в виде сегмента круга диаметром 5,5 мм. Минимальное расстояние между возбуждающим и технологическим электродами было выбрано равным 0,1 мм. Пьезоэлемент предварительно подстpаивали по частоте гальваническим нанесением на возбуждающие электроды азота. Затем после вакуумирования резонаторов при давлении 10^-6 мм рт.ст. отпаивали штенгель и обезгаживали рабочий объем резонатора с помощью размещенного внутри корпуса резонатора нераспыляемого геттера. При этом давление в рабочем объеме резонатора не превышало 10^-4 10^-5 мм рт.ст. После этого частота кварцевого резонатора сравнивалась с номинальной и производилась окончательная подстройка частоты подсоединением выводов резонатора к источнику высокого напряжения с величиной напряжения, равной 7 кВ. При этом величина балластного резистора равна 220 МОм. После предварительной настройки резонаторы имели частоту 9 999 980 2 Гц, а после вакуумирования 9 999 980 7 Гц. После окончательной подстройки частоты с использованием искрового разряда кварцевые резонаторы были настроены на частоту 9 999 999 1 Гц при номинальной частоте 9 999 999 Гц. Это свидетельствует о высокой точности (110^-7) данного способа настройки частоты вакуумных пьезоэлектрических резонаторов.

Формула изобретения

Способ настройки частоты вакуумных пьезоэлектрических резонаторов, включающий возбуждение пьезоэлемента настраиваемого пьезоэлектрического резонатора путем приложения к возбуждающим электродам переменного напряжения, измерение его резонансной частоты, сравнение ее с заданной и осуществление регулирующего воздействия путем приложения высокого напряжения между возбуждающим и технологическим электродами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности настройки, в качестве технологического электрода используют электрод, размещенный на одной из главных граней пьезоэлемента, кромка которого, обращенная к соответствующему возбуждающему электроду, выполнена в виде дуги, симметричной относительно оси симметрии пьезоэлемента, совпадающей с продольной осью симметрии соответствующего возбуждающего электрода, минимальное расстояние между которой и кромкой возбуждающего электрода по этой же оси симметрии пьезоэлемента выбрано в пределах от 0,02 до 0,3 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.10.1995

Номер и год публикации бюллетеня: 17-2001

Извещение опубликовано: 20.06.2001