Пьезоэлектрический камертон

(23 ) П риоритс т ро делам изобретений и открытий(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАМЕРТ 011 Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах селекции и стабилизации.частоты.Известны пьезоэлектрические резонаторы, в которых пьезоэлемент .выполнен в форме бруска, совершающего колебания5 изгиба (13.Недостатком таких резонаторов является значительное влияние системы крепления на их параметры, что ведет к больо щим раэбросам параметров и низкому проценту выхода годных. Известен также пьезоэлектрический камертон, содержащий две ножки на глав915 ных поверхностях которых расположено по бдному электрод и основание с контакт- ными площадками, соединенными с электродами 12,Этот камертон имеет большие габариты в области звуковых частот.целью изобретения является уменьщенйе габаритов и понижение резонансной частоты пьезоэлектрического кямертона. 2Это достигается тем, что предлагаемый пьезоэлектрический камертон снабжен дополнительной ножкой, рясположеццой вдоль оси симметрии кямертоця в направлении полярной осп пьезоэлектрпкя между основными ножками, при этом геометрические размеры дополнительной ножки выбраны иэ условия равецствя ее резонансной частоты изгибных колебаний по толшине основных ножек и равенства ее момента инерции сумме моментов инерцииосновных ножек, Кроме того, электродыдополнительной ножки соединены с электродами, расположенными ня противоположной поверхности основных ножек и с двумя контактными площадками илц ця однойиз поверхностей основания электроды всехножек соединены с общей контактной площадкой, а на противоположной поверхностиэлектрод дополнительной ножки соединенс одной, а электроды основных цожек -с другой контактной площадкой, Свободные концы основных ножек пьезоэлектрического камертона могут быть соединеныдруг с другом перемычкой с еггггесеццг,гллина ее Обе стороны пленочными цровод 1 Н 1 ками, соедгцгяеощие ги соответствугоигиеэлектроды осцовцых ножек,На фиг, 1 показац предложенный камертоц, общий вид; ца фггг, 2 и фиг, 3вариацты выполнения двухполеосегого итрехполюсцого камертона соответствецего,ца фиг. 4 камертон с Обьедие 1 енегымиОсновными ножкамие ЕОПьезоэлектрический камертон состоитиз основания 1, двух основных ножек, 2,дополнительной ножки 3, электродов 4 и5 на лицевой поверхности ножек и 6, 7на обратной поверхности, контактных площадок 8 и 10 на лицевой поверхности и9, 11 на обратной, а также отделеннойот 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, 10 через края основания, На фиг, 125показаны направления осей для камертона, выполненного из кварца и пьезокерамики (в последнем случае обозначенияприведены в скобках). Для случая кварцаполярной осью является ось Х, для пьезо- З 0 фкерамики - ось Е.Устройство работает следующим образом,При подаче переменного напряжения наконтактные площадки 10 и 11 электричес-Зкое поле между электродами 5 и 7 вызывает деформации сдвига по толщине вдольдлины ножки 3, которые вызывают колебания в плоскости, перпендикулярной плоскости камертона, Максимальная амплиту 40да колебаний достигается при совпадениичастоты возбуждения с резонансной частотой камертона. Изгибные колебания ножки 3, благодаря упругой связи через основание 1, вызывают в обратной фазе колебания ножек 2, Возникающие при этомза счет прямого пьезоэффекта электрические напряжения снимаются между контактными площадками 8 и 9. Наиболее эффективное преобразование электрической энергии в механическую и обратно происходитпри равенстве резонансных частот всехножек. Работа камертона обратима - можно электрически возбуждать ножки 2 иснимать выходное электрическое напряжение с электродов 5 и 7 дополнительнойножки 3. Для уменьшения влиянегя закрепления камертона по краю основания 1 на доботггость 10 мецт инерции поцоецгггтельцой ножки 3 должен бьгть рген 11 суммарцому моменту инерции осцовцых ножек 2.Макси 1 алье 1 ая эффективность возбужденияисходных сдвиговых колебаний достигается, когда длица цьезоэлемеегта цаегравлецавдоль полярной оси пьезоэлектрика, например, оси Х для кварца. Одггако с целью получения минимального температурного коэффгщцецта частоты направлениедлины может отклоняться от полярной оси.Часть металлизацеги 12 у свободегьех концов ножек может быть отделена от соедегненцых с контактными площадками активных электродов. Эти участки могут бытьиспользованы для настройки частоты.В камертоне, показанном на фиг, 2, кобъединенным электродам 4 основных ножек подсоединен электрод 7 с противопЬложной поверхности дополнительной ножки,а к объединенным электродам 6 основныхножек электрод 5 с лицевой поверхностидополнительной ножки. Перекрестное соединение электродов выполнено через отверстие 13 в основании 1. Поскольку вэтом случае обеспечивается непосредствецное возбуждение всех ножек камертоне внеобходимых фазах, то камертон работаеткак двухполюсный пьезорезоцатор.В камертоне, показанном на фггг, 3,объединены все электроды нротивополокной поверхностй. Возбуждающееца пряжение подается между общей контактнойплощадкой 9 и одной из контактных плопгадок лицевой стороны - 8 или 10, противофазцое выходное напряжение при этом снимается между контактными площадками9 и 10 или 8 соответственно.В камертоне, показанном ца фиг, 4,свободные концы ножек 2 обьедицецы перемычкой 15, по которой осуществленои соединение их электродов. Средняя дополнительная ножка при этом оказывается короче основных, поэтому для выравнивания резонансных частот и моментовинерции форма ножки 3 отличается от правильного прямоугольника,Предлагаемый камертон отличается г еалыми размерами, что связано с использованием изгибных колебаний по толщггне, а не по гпирице, Так, на частоте 32 кГН длина ножек камертона может составлять 0,75 мм.По сравнению с егзвестцъгми предлагаемый камертон при той ке длин ножек, работает на более низкой частоте.ФКроме того, он обладает высокой виброгрочностью.726653Формула изобретенияве 1, Пьезоэлектрический камертон, содержащий две ножки, на главных поверхностях которых расположено по одному электроду, и основание с контактными площадками, соединенными с электродами, о т л и - ч а ю ш и й с я тем, что, с целью уменьшения и понижения резонансной частоты, он снабжен дополнительной ножкой, рас О положенной вдоль оси симметрии камертона в направлении полярной оси пьезоэлектрика между основными ножками,при этом геометрические размеры дополнительной ножки выбраны из условия равенства 15 ее резонансной частоты изгибных колеба-ний по толпине основных ножек и равенства ее момента инерции сумме моментов инерции основных ножек.2. Камертон поп 1, отлич аюш и й с я тем, что электроды дополни-, тельной ножки соединены с электродами, расположенными на гротивоположной по рхности основных ножек и с двумя контактными площадками3, Камертон по и. 1, о т л и ч а кш и й с я тем, что на одой из поверхностей основания электроды всех ножексоединены с обшей контактной плоиидкой,а на противоположной поверхности элек-,трод дополнительной ножки соединен с одной, а электроды основных ножек - с дру-гой контактной площадкой.4, Камертон но пп, 1-3, о т л и ч а -ю ш и й с я тем, что свободные концыосновных ножек соединены друг с другомперемычкой с нанесенными на ее обе стороны пленочными проводниками, соединяющими соответствующие электроды основных ножек.Источники информации, .прщятые во внимание при экспертизе1. ПатентфРГ й 1902612,кл, 21 а, 10, опублик, 1972,2, Патент США Хо 3909640,кл. 310-9.1, опублик. 1975.