Чувствительный элемент дифференциального частотного пьезкварцевого преобразователя механических величин

Чувствительный элемент дифференциального частотного пьезкварцевого преобразователя механических величин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сол1з Саеетскнх

Социалпстнческих

ИЗОБРЕТЕН И Я

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

1 (22) Заявлено 01.04.77 (21) 2467836/18-10 l i 5!) ",1 Кл,- "О О1 - 15/08 с присоединением заявки A—

Государственный комитет (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.06.79. Вютлетень М 24 по делам нзабретеннй и открытий (53) „ДК 531.768 (088.8) (45) Дата опубликования описания 11.07.79 (72) Авторы изобретения

В. Н. Симонов, А. П. Руденков, В. В. Малов и А. E.,apayëüêèê (71) Заявитель (54) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ЧАСТОТНОГО

ПЬЕЗОКВАРЦЕВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к области пьезотехники, а именно к пьезокварцевым датчикам, используемым для,измерения пьезоэлектрических величин, например линейных ускорений, вибраций, давлений, сил, смещений и др.

Известен частотный пьезокварцевый датчик механических параметров, в котором в качестве чувствительного элемент. используется пьезокварцевая пластина

AT-среза (УХ/+35 ) (1).

Однако чувствительный элемент этого датчика обладает значительной температурной погрешностью, связанной с темпераратурным изменением крутизны преобразования (механический параметр-частота) .

Наиболее близким по технической сущности является чувствительный элемент

AT-среза, ориентированный таким образом, что направление силового воздействия составляет с кристаллографической осью Х угол ф, лежащий в пределах=-33 — 35 (2).

Однако недостаток элемента состоит B высокой чувствительности температурного коэффициента крутизны преобразования К пластин AT-среза к изменению угла орисчтации. В результате технологических неточностей ориентации пьезоэлемента в датчике, как правило, не совпадает с оптимальной ориентацией, соответствующей

111 левому значению темпераг,.рного коэф фпциента крутизны преобразоьанпя. Следствием этого является большая температурная нестабильность крутизны преобразования датчика.

Кроме того, пластины AT-среза характеризуются высокой чувствительностью температурного коэффициента частоты к изменению угла р. Это приводит к появ1О лению температурной нестабильности нуля дифференциального датчика вследствие обусловленного технологической неточностью различия по углу р у чувствительных элементов, составляющих дифференциальную схему датчика.

Цель изобретения — повышение температурной стабильности.

Это достигается тем, что чувствительньш элемент выполнен в виде пьезоэлектрической кварцевой пластины среза YX//13, базовая плоскость которой составляет оптической ось1о угол, лежащий в пределах (3 = 42,5 — 45,5 .

На фиг. 1 представлена ориентация предлагаемого чувствительного элемента по отношению к кристаллографцческим ссям кзарца; на фпг. 2 показана зависимость изменения кпутизны преобразования на 1 от угла между базовой плоскостью г IBcTHHbI и оптической осью кварца.

О70894 выражением

Фиг,1

Чувствительный элемент выполнен виде пьезоэлектрической кварцевой пл.1стины 1 (фиг. 1), произвольного контур;1, нодвергающейся вследствие воздействия

;1змеряемого параметра F растяженн!о 5 (сжатшо) вдоль оси Š— F . Ось 7г — F составляет с осью Z угол !. Базовая плоскость гластины составляет с оптической осью кварца угол р. В том случае, если угол лежит в пределах 42,5 — 45,5, крутиз- lo на преобразования имеет нулевой температурный коэффициент прл любом угле ориентации. Это вытекает из следу1ощего анализа. Производная оТ крутизны преобраАКр

15 зования по температуре описывается

dRF dh F, dRF, г и Ж d! где

dR У-, dR dRF, дК, dt dt dt dt

25 в!К> dh р:

Производные — — — и - — являются функdt dt циями угла Р между базовой плоскостью пластины и оптической осью Z кварца. зо

На фиг. 2 !изображены зависимости

dRF„ dR „--, — — (3) (крпвая 2) и — — - (P) (кривая 3! для круглых пластин. Из графика видно, аК (К-, что при р= — 44 — — == — — -- -= О. Следоdt dt вательно для любой ориентации силового воздействия крутизна преобразования при = — 44 имеет нулевой температурный 40 коэффициент, Поскольку на температурный коэффициент крутизны преобразования (;оть и в значительно меньшей степени) вл!иет и соотношение размеров пластины, то !ное зна!cIIIIp. угла в зависимости or указанных факторов лежит в пределах ,,о .—

4с., э — —.! >,о

Так!!м образом, техног!оги !еск!!е источпостII в ориентации 1!е снижают температурной стабильности крутизны преобразоBB.IIè1I чувствительного элемента.

Температурный коэффициент IBc TOT!>I предлагаемых пьезоэлементов в 2,5 раза менее чувствителен к изменению угла

Это по сравнению с известным пьезоэл:ментом при одном и том же технологическом разбросе позволяет почти во столько .ке раз повысить температурную стабильность нуля дифференциального датчика.

Формула изобретения

Чувствительный элемент частотного дифференциального пьезокварцевого npeoip ">çoâàòåëÿ механ!ических величин, выполненный в виде пьезоэлектрической кварцевой пластины среза YXl/P, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности преобразователя, оазовая плоскость пьезокварцевой пластины составляет с оптической осью кварца угол, лежащий в пределах 42,5 — 45,5 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: !. 11атент США М 3033043, кл. 310-8.4, 19б8.

2. Авторское свидетельство СССР

Ло 247517, кл, G 01 P 3/54, 19б8.

Редактор Е. Караулова

Составитель Н. Мараховская

Техред А. Камышникова

Корректор С. Файн

Заказ 455/833 Изд. ¹ 378 Тираж 1089 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. вред. «Патент»