Термокомпенсированный пьезоэлектрический резонатор Советский патент 1984 года по МПК H03H9/15 

Д 3

СО 00 00

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в термокомпенсированных кварцевых генераторах.

Известен термокомпенсированный пьезоэлектрический резонатор, в котором для создания термозависимого давления используют два специальных вкладыша, расположенных э пропилах кварцевого элемента. Вкладыши имеющие большие коэффициенты линейного расширения, чем кварцевая пластина, при повышении температуры увеличивают давление на боковые сте.ки пропилов, что приводит к изменению частоты. Вкладыши, имеющие меньшие, чем кварцевая пластина, коэффициенты линейного расширения, увеличивают давление на боковые стенки пропилов при понижении температуры. Коэффициенты линейного расширения, их размеры и форма выбираются таким образом, чтобы скомпенсировать температурную нестабильность частоты кварцевого резонатора

Недостатками этого резонатора являются нетехнологичность изготовления, сложность его настройки и относительно невысокая точность термокомпенсации.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является термокомпенсированный пьезоэлектрический резонатор, содержащий пьезоэлектрическую пластину с электродами, закрепленную в держателе, и устройство термокомпенсации, включающее термодатчик, компенсирующий и управляющий элементы, которые выполнены в виде термозависимой пластины, создающей давление на пьезоэлектрическую пластину при изменении температуры таким образом чтобы скомпенсировать уходы частоты кварцевого резонатора Г2Л.

Однако это устройство не позволяет осуществлять термокомпенсацию резонаторов в широких пределах изменения температуры и не обеспечивает высокой температурной стабильности частоты.

Целью изобретения является повышение температурной стабильности частоты и расширение диапазона рабочих температур.

Указанная цель достигается тем, что в термокомпенсированном пьезоэлектрическом резонаторе, содержащем пьезоэлектрическую пластину с электродами, закрепленную в держателе, и устройство термокомпенсации, включающее термодатчик, компенсирующий и управляющий элементй, держатель выполнен в виде пьезокерамического цилиндра с равноудаленной от его торцов кольцевой проточкой , образованной на.внут.ренней поверхности цилиндра, на торцах которого нанесены управляющие электроды, подключенные, к выход устройства термокомпенсации, при этом пьезоэлектрическая пластина установлена в кольцевой проточке цилиндра.,

На чертеже схематически показана конструкция термокомпенсированного резонатора.

Устройство содержит пьезоэлектрическую пластину 1, вставленную в кольцевую проточку 2 пьезокерамичес кого цилиндра 3, склееного из нескоких частей, на его торцовые поверхности нанесены управляющие электроды 4 и 5, подключенные к выходу устройства б термокомпенсации, которое содержит термодатчик 7, компенсирующий элемент 8 и управляющий элемент 9.

Устройство работает следующим образом.

Пьезокерамика цилиндра 3 поляризована таким образом, что при подаче на электроды 4 и 5 постоянного напряжения размер цилиндра 3 изменяется в радиальном направлении. Так как пьезопластина 1 закреплена в проточке 2, то изменение радиального размера цилиндра 3 приводит к ее сжатию-растяжению, что влечет за собой изменение резонансной частоты колебаний. Постоянное напряжение на электроды 4 и 5 подается с управляющего элемента 9. Величина этого напряжения зависит от температуры окружающей среды, которая определяется термодатчиком 7. Поскольку температурно-частотная характеристика (ТЧХ) пьезопластины 1 имеет нелинейный характер, в устройство б введен компенсирующий элемент 8, который в каждой температурной точке формирует компенсирующий сигнал. Практически компенсирующий элемент может быть реализован в виде термозависимого потенциометра или микропроцессора. Во всех случаях закон преобразования сигнала термодатчика 7 в выходное напряжение управ ляющего элемента 9, при котором резонансная частота пьезопластины 1 при любой темперс1туре не отличается от номинальной, определяется экспериментально на стадии настройки. В процессе работы этот закон хранится в ячейках памяти микропроцессора, а в случае использования термозависимого потенциометра в его структуре и номиналах элементов. Точность термокомпенсации предлагаемого устройства определяется точностью преобразования сигнала термодатчика 7 в компенсирующее воздействие управляющего элемента 9 на пьезокерамический цилиндр 3, т.е. точностью компенсирующего элемента 8.

Влияние зазоров между пьезопластиной 1 и цилиндром 3f а также индивидуальные особенности ТЧ пьезопластины 1 могут быть учтены и записаны в память элемента 8. Форма ТЧХ резонатора может быть любой.

Предлагаемой резонатор более технологичен в настройке, так как

для обеспечения заданной стабильности не требуется осуществлять механической подгонки и многократного снятия ТЧХ. Кроме того, использование предлагаемого резонатора в схемах генераторов позволяет увеличить их технические характеристики, в частности тем пературную. стабильность частоты.

ТЕРМбКОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР, содержащий пьезоэлектрическую, пластину с электродами, закрепленную в держателе, и устройство термокомпёнсации, включающее термодатчик, компенсирующий и управляющий элементы,, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности частоты и расширения диапазона рабочих температур, держатель выполнен в виде пьезокерамического цилиндра с равноудаленной от его торцов кольцевой проточкой, образованной на внутренней поверхности цилиндра, на торцах которого нанесены управляющие электроды, подключенные к выходу устройства термокомпенсации, при этом пьезоэлектри- ® ческая пластина установлена в кольКО цевой проточке цилиндра.