Пьезоэлектрический камертон Советский патент 1980 года по МПК H03H9/04 

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАМЕРТОН

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах селекции и стабилизации частоты, Известны пьезоэлектрические резонато ры, в которых пьезоэлемент .выполнен в форме бруска, совершающего колебания изгиба Щ. Недостатком таких резонаторов является значительное влияние системы крепления на их параметры, что ведет к большим разбросам параметров и низкому проценту выхода годных.: Известен также пьезоэлектрический камертон, содержащий две ножки, на глав ных поверхностях которых расположено по сгдному электроду, и основание с контактными площадками, соединенными с электро дами 2Д, Этот камертон имеет большие габариты в области звуковых частот. Целью изобретения является уменьшение габаритов и понижение резонансной частоты ггьезоэлектрического камертона. Это достигается тем, что предлагаемый пьезоэлектрический камертон снабжен дополнительной ножкой, расположенной ВДОЛЬ оси симметрии камертона в направлении полярной оси пьеэозлектрика между основными ножками, при этом геометрические размеры дополнительной ножки выбраны из условия равенства ее резонансной частоты изгибных колебаний по топните 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 контактными площадками или на одной из поверхностей основания электроды всех ножек соединены с общей контактной площадкой, а на противоположной поверхности электрод дополнительной ножки соединен с одной, а электроды основных ножек с другой контактной плошадкой. Свобод- вые концы основных ножек пьесюэлектрического камертона xtoryr быть co динef ы друг с другом перемычкой с нпнесеппымп нп ее обе cropOFibi пленочными проводнп- коми, соедпняющикги соответствующие электроды основных ножек,; На фиг. 1 показпн предложен ный камертон, общий вид; на . 2 и фи1 3 варианты выполнения двухполюсного и трехполюс 1ого камертона соответственно; на фиг, 4 - камертон с объедлненными основными ножками. 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 на 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 двумя независимыми проводящими перемычками 14„ Камертон на фиг. 4 содержит, кроме того, перемычку 15 с проводниками 16 и 17, соединяющими электроды 11 8 и 9, 1О через края основания. На фиг, 1 показаны направления осей для камерто- на, выполненного из кварца и пьезокерамики {в последнем случае обозначения приведены в скобках). Для случая кварца полярной осью является ось X, для пьезокерамики - ось Z.. Устройство работает следующим образом.; При подаче переменного напряжения на контактные площадки Ю и 11 электрическое поле между электродами 5 и 7 вызывает деформации сдвига по толщине вдоль длины ножки 3, которые вызывают колебания в плоскости, перпендикулярной плоскости камертона. Максимальная амплитуда колебаний достигается при совпадении частоты возбуждения с резонансной частотой камертона. Изгибные колебания нож ки 3, благодаря упругой связи через основание 1, вызывают в обратной фазе ко лебания ножек 2. Возникающие при этом за счет прямого пьезоэффекта электрические напряжения снимаются между контактными площадками В и 9, Наиболее эффективное преобразование электрической энер гии в механическую и .обратно происходит при равенстве резонансных частот всех ножек. Работа камертона обратима - можно электрически возбуждать ножки 2 и снимать выходное электрттческое напряжение с электродов 5 и 7 дополнительной ножки 3. Для уменьшения влияния эакрепленйя камертона по краю основания 1 на Доб,)относ;ть мокшнт иноршш донолнитель)ой ножки 3 должен быть рпвен суммарному моменту инерции основных ножек 2. Мпкси 1алы ая эсМ ективность возбуждения исходных сдвиговых колебаний достигается, когда пьезоэлемеита направлена вдоль полярной оси пъеэоэлектрикае на приктер, оси X для кварца. Одгсако с целью получения минимального температур- ного коэффициента частоты направление длины может отклоняться от полярной оси Часть металлизации 12 у свободных концов ножек может быть отделена от соединенных с контактными площадками актив j ix 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 противопб лож-ной поверхности дополнительной ножкк, 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 непосредственкое возбуждение всех ножек камертона в необходимых фазах, то камертон работает как двухполюсный пьезорезонатор В камертоне, показанном на ф11Г« 3, объединены все электроды противоположной поверхности. Возбуждающеена пряж е ние подается между обшей контактной площадкой 9 и одной из контактных площадок лицевой стороны - 8 или Ю, противофазное выходное напряжение при этом сни-мается между контактным11 плошадками 9 и 1О или 8 соответственно В камертоне, показанном на фкг, 4, свободные концы ножек 2 объединены перемычкой 15, по которой осуществлено и соединение их электродов. Средняя дополнительная ножка при этом оказъгвается короче основных, поэтому для вырав нивания 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 щирине. Так, на частоте 32 кГц длина ножек камертона может составл5 ть 0,75 мм, По сравнению с известными предлагаемый камертон при той же длине ножек, работает на более низкой частоте. Кроме того, он обладает высокой виб л1-трочностью.