Пьезоэлектрический резонатор Советский патент 1983 года по МПК H03H9/15 

Предлагаемое изобретение относится к электронике и может быть исполь зовано, например, в высокостабильных автогенераторах. Известен кольцевой пьезоэлектрический резонатор, содержащий звукопровод, на цилиндрическую поверхнос которого нанесены электроды tl. Недостатком такого резонатора яв ляется невозможность использования его на высоких частотах, так как пр этом уменьшаются размеры пьезоэлемента, что приводит к уменьшению добротности. Наиболее близким к предлагаемому является пьезоэлектрический резонатор, содержащий баллон с элементами крепления, кольцевой пьеэоэлемент, на поверхности которого нанесены 2н возбуждающих электродов, а электроды с равными потенциалами соединены между собой электрически t2j. Недостаток резонатора заключаетс в его низкой добротности и моночастотности. Цель изобретения - улучшение моночастотности резонатора. Поставленная цель достигается те что в пьезоэлектрическом резонаторе содержащем баллон с элементами креп ления, кольцевой пьезоэлемент, на поверхность которого нанесены 2и возбуждающих электродов, кольцевой пьезоэлемент выполнен с выпуклой торцовой поверхностью, причем норми рованная переменная толщина сечения определяется соотношением , H-l-lV+lVN -N ( V И. гден--, М-- -тV- X о -переменная толщина сечения пьезоэлемента; -максимальная толщина сече ния пьезоэлемента; -радиус кривизны торцовой поверхности пьезоэлемента , а - внутренний радиус кольцевого пьезоэлемента; b - внешний рсщиус кольцевого пьезоэлемента. Кроме того, кольцевой пьезоэлемент выполнен с двумя противолежащими торцовыми поверхност ями. На фиг. 1 изображен резонатор, общий вид; на фиг. 2 - то же, профиль: Резонатор содержит баллон 1, кол цевой пьезоэлемеит 2, возбуждающие электроды 3 на поверхности пьезо.элемента 2, электроды 4 на внутренней поверхности баллона 1, элементы 5 крепления, клеммы 6 для подключения источника возбуждающего напряжения . Пьезоэлемент 2 может быть изготовлен из кварца или ух1/-49° двояковыпуклым по торцовым поверхностям. По длине окружности среднего диаметра кольцевого пьезоэлемента 2 должно укладаваться целое число длин волн возбуждаемых колебаний. Электроды 3 в количестве 2V () имеют размер вдоль радиуса пьезоэлемента 2 равный (Ъ-а)«0,8. Электроды 4, напыленные на внутреннюю поверхность баллона 1 соответственно над электродами 3, обеспечивают их возбуждение через зазор. Кольцевой пьезоэлемент 2 работает на принципе захвата энергии. Его форма способствует изменению рабочих мод. колебаний, в результате чего колебания локализуются в средней активной зоне и при этом уменьшается связь иэгибных и толщинно-сдвиговых колебаний. Резонансная частота толщинно-сдвиговых колебаний пьезоэлемента 2 с двояковыпуклыми торцовыми поверхностями определяется из соотношения-V(i|.fK,: где ч - коэффициент Пауссона; Q+b. ср а (- 0,283 для кварца среза AT представляет собой отношение модуля сдвига к модутао изгиба; о - удельная плотность материал С - модуль упругости. Управление спектральной характеристикой пьезоэлемента может быть осуществлено как изменением его толщины, среднего диаметра, так и иэменением ргшиуса кривизны -.1 ,/Ь-а /Ь-о Y V гЬо/, где Rfy, - минимальный радиус кривизны торцовой поверхности пьезоэлемента. для расширения полосы частот, свободных от нежелательных, резонансов/ необходимо уменьшать ргщиус кривизны, что лызовет увеличение динамической индуктивности. Критерий целесообразности уменьшения радиуса кр ивизны определяется выбором ргшиального размера возбуждающих электродов 3. Средний дигметр кольцевого пьеэоэлемента 2 определяют из соотношения , tioVb . , 1 где V- скорость распространения упругих волн; Kj- частотный коэффициент. Предлагаемый вид профиля коль цевого пьезоэлемента способствует

тому, ЧТО на резонансной частоте не возбуждаются края пьеэоэлемента. Это приводит к уменьшению влияния

элементов крепления, к улучшению моiночастотности и, .как следствие, к повышению добротности устройства.

, 1. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР содержащий баллон с элементами крепления, кольцевой пьезоэлеме.нт, на поверхность которого нанесены 2rt вЬзбуждаихцих электродов, от ли ч а ю щ и и с я темг что, С: целью улучшения моночастотности, кольцевой пьезоэланент выполнен с выпуклой торцовой поверхностью, при чем нормированная переменная толщина сечения определяется соотношением: H-4-a.V+i-/V4-9, 1 iг -fev; Ь - переменная толщина сечения пьезоэлемента; jjp- максимальная толщина сечения пьезоэлемента; R - радиус кривизны торцовой поверхности пьезоэлемента b-v-. q-6j- - -sb; F--V tiвнутренний радиус кольцевого пьезоэлемента} Ь- внаиний радиус кольцевого пьезоэлемента. 2. Резонатор по п. 1. от л и ч а-, ю щ и и с я тем, что кольцевой пьезоэлемент в{вюлнен с двумя противоле жащйми торцовьши поверхнЬст5 мй. Ю |N5 Ф со / -f