Пьезоэлектрический камертон

Пьезоэлектрический камертон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

с а ;, . . ф

Ьатен, ню-ть, +. вякай д g 6 ы . т . М

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

» 726653

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 30.03.78 (21) 2614228/18-23 (")()M. Кл.

Н 03 Н 9/04 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (2;3 } П р нор итс т.СССР ро делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.04.80. Ьн ллетень № 13

Дата опубликования описания 07.04;80 (53) УДК621.372..4 l2(088.8) (72) Авторы изобретения

Л. 3. Русаков и И. С. Самойлов (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАМЕРТ011

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах селекции и стабилизации. частоты.

Известны пьезоэлектрические резонаторы, в которых пьезоэлемент .выполнен в форме бруска, совершающего колебания

5 ба И

Недостатком таких резонаторов является значительное влияние системы крепления на их параметры, что ведет к больIO шим раэбросам параметров и низкому проценту выхода годных.

Известен также пьезоэлектрический камертон, содержащий две ножки на глав

l5 ных поверхностях которых расположено по одному электрод,, и основание с контакт- ными плошадками, соединенными с электродами 12, Этот камертон имеет большие габари- 1 ты в области звуковых частот. целью изобретения является уменьшенйе габаритов и понижение резонансной частоты пьезоэлектрического камертона.

Это достигается тем, что предлагаемый пьезоэлектрический камертон снабжен дополнительной ножкой, расположенной вдоль оси симметрии камертона в направлении полярной оси пьезоэлектрпка между основными ножками, при этом геометрические размеры дополнительной ножки выбраны из условия равенства ее резонансной частоты изгибных колебаний по толшине основных ножек и равенства ее момента инерции сумме моментов инерции основных ножек. Кроме того, электроды дополнительной ножки соединены с электродами, расположенными на противоположной поверхности основных ножек и с двумя KoHTGKTHbIMB площадками илп на одной из поверхностей основания электроды всех ножек соединены с обшей контактной плошадкой, а на противоположной поверхности электрод дополнительной ножки соединен с одной, а электроды основных ножек— с другой контактной площадкой, Свободные концы основных ножек пьезоэлектрического камертона могут быть соединены

726653 друг с другом переМычкой с нанесенщями

Но ее обе ctopolfbl пленочными проводниками, соединяющи>,ill соответствуюиьие электроды основных ножек, На фиг, 1 показан предложенный камер- 5 тон, общий вид; на фпг, 2 и фиг. 3— варианты выполнения двухполюсного и трехполюсного ка..лертона соответственно, ня фиг. 4 — кямертон с объединенными основными ножками. 10

Пьезоэлектрический камертон состоит из основания 1, двух основных ножек, 2, дополнительной ножки 3, электродов 4 и

5 на лицевой поверхности ножек и 6, 7 на обратной поверхности, контактных площадок 8 и 10 ня лицевой поверхности и

9, 11 на обратной, а также отделенной от активных электродов части металлизации 12, В камертоне.(фиг. 2) выполнено, кроме того, сквозное отверстие 13 с дву- 0 мя независимыми проводящими перемычками 14. Камертон на фиг. 4 содержит, кроме того, перемычку 15 с проводниками 16 и 17, соединяющими электроды 11, 8 и 9, 10 через края основания. На фиг, 125 показаны направления осей для камертона, выполненного из кварца и пьезокерамики (в последнем случае обозначения приведены в скобках). Для случая кварца полярной осью является ось Х, для пьезо- З0 керамики — ось Z. !

Устройство работает следующим образом.

При подаче переменного напряжения на контактные площадки 10 и 11 электричес-З кое поле между электродами 5 и 7 вызывает деформации сдвига по толщине вдоль длины ножки 3, которые вызывают колебания в плоскости, перпендикулярной плоскости камертона. Максимальная ямплиту40 да колебаний достигается при совпадении частоты возбуждения с резонансной частотой камертона. Изгибные колебания ножки 3, благодаря упругой связи через основание 1, вызывают в обратной фазе колебания ножек 2. Возникающие при этом за счет прямого пьезоэффекта электрические напря>кения снимаются между контактными площадками 8 и 9. Наиболее эффективное преобразование электрической энергии в механическую и обратно происходит при равенстве резонансных частот всех ножек. Работа камертона обратима — можно электрически возбуждать ножки 2 и снимать выходное электрическое напряжение с электродов 5 и 7 дополнительной ножки 3. Для уменьшения влияния закрепления камертона по краю основания 1 на доб >отность момент инерции дополнительной ножки 3 должен быль ран ц суммарному моменту инерции основных ножек 2.

Максимальцая эффективность возбуждения исходных сдвиговых колебаний достигается, когда длина пьезоэлемента направлена вдоль полярной оси пьезоэлекгрика, например, оси X для кварца. Однако с целью получения минимального температурного коэффициента частоты направление длины может отклоняться от полярной оси.

Часть металлизации 12 у свободньгх концов ножек может быть отделена от соединенных с контактными площадками активных электродов. Эти участки могут быть использованы для настройки частоты.

В камертоне, показанном на фиг, 2, к объединенным электродам 4 основных ножек подсоединен электрод 7 с противопо ложной поверхности дополнительной ножки, а к объединенным электродам 6 основных ножек электрод 5 с лицевой поверхности дополнительной ножки. Перекрестное соединение электродов выполнено через отверстие 13 в основании 1. Поскольку в этом случае обеспечивается непосредственное возбуждение всех ножек камертона в необходимых фазах, то камертон работает как двухполюсный пьезорезонатор.

В камертоне, показанном на фиг. 3, объединены все электроды цротивополо>кной поверхностй. Возбуждающее на пряжение подается между ббшей контактной площадкой 9 и одной из контактных площадок лицевой стороны — 8 или 10, противофазное выходное напряжение при этом сии=. мается между контактными площадками

9 и 10 или 8 соответственно.

В камертоне, показанном на ф>1г, 4, свободные концы ножек 2 объединены перемычкой 15, по которой осуществлено и соединение их электродов. Средняя дополнительная ножка при этом оказывается короче основных, поэтому для выравнивания резонансных частот и моментов инерции форма ножки 3 отличается от правильного прямоугольника.

Предлагаемый камертон отличается малыми размерами, что связано с использованием изгибных колебаний по толщине, а не по ширине. Так, на частоте 32 кГц длина ножек камертона может составлять

0,75 мм, По сравнению с известными предлагаемый камертон при той >ке длин» ножек, работает на более низкой частоте.

Ф

Кроме того, он обладает высокой виброчрочностью.

726<..3 53

Формула изобретения ве

1. Пьезоэлектрический камертон, содержащий две ножки, на главных поверхностях которых расположено по одному электроду, и основание с контактными пло падками, соединенными с электродами, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения и понижения резонансной частоты, он снабжен дополнительной ножкой, рас- 10 положенной вдоль оси симметрии камертона в направлении полярной оси пьезоэлектрика между основными ножками,при этом геометрические размеры дополнительной ножки выбраны из условия равенства ее резонансной частоты изгибных колеба- ний по толщине основных ножек и равенства ее момента инерции сумме моментов инерции основных ножек.

2. Камертон поп„1, отлич аюш и и с я тем, что электроды дополни-, тельной ножки coåäèaåíû с электродами, расположенными на гротивоположной по« рхности основных ножек и с двумя кон» тактпыми площадкамиа

3. Камертон по и. 1, о т л и ч а к ш H и с я тем, %to H8 одной из HQBBpx ностей основания электроды всех ножек соединены с обшей контактной площадкой, а на противоположной поверхности алек-, трод дополнительной ножки соединен с одной, а электроды основных ножек — с другой контактной площадкой.

4, Камертон но пп, 1-3, о т л и ч а— ю шийся тем, что свободные концы основных ножек соединены друг с другом перемычкой с нанесенными на ее обе стороны пленочными проводниками, соединяющими соответствующие электроды основных ножек.

Источники информации, пр щятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ и 1902612, кл. 21а, 10, опублик. 1972.

2. Патент США Хо 3909640 кл. 310-9.1, опублик. 1975.

ПНИИПИ Заказ 672/41

Тираж 995 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород,ул.Проектная,4