Устройство для определения ошибок среза по углу а кварцевых пластин Советский патент 1944 года по МПК H03H3/02 

Ориентация кварца по оси X обычно производится по естественной грани кристалла или же, если таковой нет, то при помощи рентгеновской установки. Этот способ является наиболее точным, но даже при нём при резке бруска на пластинки возможны дополнительные ошибки, обусловленные неточностью установки бруска на супорте пилы, а также работой самой пилы. Поэтому в американской практике применяется дополнительный контроль угла среза пробной пластинки при помощи оптической установки или же рентгеном. Рентгеновские установки дороги, сложны и вредны для здоровья работающего, поэтому целесообразно применение иных установок. Целью настоящего, изобретения является создание такого прибора, который позволил бы проверить правильность угла А среза для срезанной пластинки в тех случаях, когда он равен 30°, т. е. для наиболее часто встречающихся срезов.

Предлагаемое устройство для определения ошибки среза по углу А кварцевых пластин AT и ВТ срезов (при А 30°) основано на измерении продольного пьезоэффекта.

Согласно изобретению, в устройстве применены присоединённые к входу усилителя вибрирующая игла и цилиндрический упор со скошенным под углом в несколько градусов торцом. Между иглой и упором зажимают испытуемую пластинку. С целью регистрации перемены знака пьезоэлектрической поляризации, происходящей при повороте пластинки кварца вокруг острия иглы, в устройстве может быть применён катодный осциллограф. В последнем на одну пару отклоняющих пластин подано напряжение выхода усилителя, а на вторую - напряжение от того источника переменного тока, от которого питается устройство, создающее переменные усилия на иглу. Для регистрации перемены знака пьезоэлектрической поляризации, происходящей при повороте пластинки кварца вокруг острия иглы, может быть также применён индикатор фазы, снабжённый на выходе нулевым гальванометром.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 и 2 которого изображены диаграммы поверхностей продольного пьезоэффекта на координатных плоскостях, на

фиг. 3 представлена схема устройства, на фиг. 4 конус поворота пластинки и на фиг. 5 схема приключения к устройству катодного осциллографа.

Изобретение основано на использовании продольного пьезоэлектрического эффекта, следы поверхностей которого на координатных плоскостях показаны на фиг. 1 и 2. Поверхности продольного пьезоэффекта дают величину пьезоэлектрической поляризации в направлении приложенного усилия. Поскольку продольный пьезоэффект в плоскости yz отсутствует, то эта плоскость может быть легко найдена по отсутствию пьезоэффекта. Пластинки 30° среза () имеют одну сторону, параллельную оси X. Следовательно, для этих пластин, в случае усилия, приложенного нормально к большой грани, продольный пьезоэффект должен отсутствовать. В случае неточного среза по углу А должен появиться пьезоэффект того или иного знака. Для обнаружения пьезоэффекта в данном направлении, согласно изобретению, используется вибрирующая в осевом нанр1авлении стальная игла К (фиг. 3). Она создаёт переменные усилия F на пластинку Q, зажатую между остриём иглы и упором Р. Торец зпора Р, к кото.рому прижата пластинка, срезан под небольшим углом к плоскости, перпендикулярной к его оси. Если поворачивать зажатую таким образом пластинку, как показано стрелкой, то её ось вращения будет нормалью к большой грани пластинки и совпадёт с нормалью N, проходящей через точку О касания, острия иглы поверхности пластинки. Таким образом при повороте пластинки на 360° усилие F опишет вокруг нормали к ней коническую поверхность, показанную на фиг. 4.

В случае правильно срезанной пластинки, плоскость нормали N совпадает с плоскостью У2 и при повороте пластинки на ЗбО пьезоэффект изменит знак в точках а- а, соответствующих пересечению основания конуса с плоскостью N.

Очевидно, эти точки будут иметь угловое расстояние, равное 180°.

В случае правильно срезанной пластинки, плоскость YZ окажется расположенной под некоторым углом к плоскости нормали N. В этом случае пьезоэффект изме-. нит знак в точках b-b, угловое расстояние между которыми будет меньше 180°. Этот угол равен 2ф, что может быть определено из следующей формулы

9 arc cos ------

где а - ошибка среза по углу А, Р, - угол среза «В, а - угол скоса торца упора (фиг. 3). Эта формзла справедлива для малых значений а. При больших значениях а она будет несколько сложнее.

Пьезоэффект определяется следующим образом. Игла К (фиг. 5) присоединена к сетке усилительной лампы, катод которой соединён с упором Р. Появляющиеся заряды вызывают изменение потенциала сетки. Ввиду малости пьезоэффекта вблизи плоскости yz, усиление дол;кно быть относительно большим.

Напряжение с выхода усилителя подаётся на одну пару пластин осциллографа, на вторую пару пластин которого подано напряжение от того же источника переменного тока, который приводит в движение иглу.

При синфазности обоих напряжений на экране осциллографа получается наклонная прямая линия. При изменении знака пьезоэффекта наклон этой прямой также меняет знак. Папример, если пряная проходит в I и III квадрантах, то с изменением знака пьезоэффекта она будет проходить во II и IV квадрантах.

Вместо катодного осциллографа на выходе усилителя можно применить и иные индикаторы перемены знака заряда, например, балансный детектор и нулевой прибор.

Предмет изобретения

1. Устройство для определения ошибки среза по углу А кварцевых

пластин AT и ВТ срезов (при А 30°), основанное на измерении продольного пьезоэффекта, отличающееся применением присоединённых к входу усилителя вибрирующей иглы и цилиндрического упора со скошенным под ypvioM в несколько градусов торцом, между которыми зажата испытуемая пластинка.

2. Устройство по п. 1, в котором, с целью регистрации перемены знака пьезоэлектрической поляризаЦИ1И, происходящей при повороте пластинки кварца вокруг острия иглы, применён катодный осциллограф, на одну пару отклоняющих пластин которого подано напряжение выхода усилителя, а ва вторую - напряжение от того источника переменного тока, от которого питается устройство, создающее переменные усилия на иглу.

3. Устройство по п. 1, в котором, с целью регистрации перемены знака пьезоэлектрической поляризации, происходящей при повороте пластинки кварца вокруг острия иглы, применён индикатор фазы, снабжённый на выходе нулевым гальванометром.

Фиг. 1

Фиг. 3

Фиг. 4

Фиг. 5

p

- - riIx