JP2639527B2 - 双ビーム圧電共振子の構造 - Google Patents
双ビーム圧電共振子の構造Info
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- JP2639527B2 JP2639527B2 JP62119393A JP11939387A JP2639527B2 JP 2639527 B2 JP2639527 B2 JP 2639527B2 JP 62119393 A JP62119393 A JP 62119393A JP 11939387 A JP11939387 A JP 11939387A JP 2639527 B2 JP2639527 B2 JP 2639527B2
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- piezoelectric resonator
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- beams
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は極めて高い共振の尖鋭度(Q)を得ること及
び振動部の形状を工夫すればストレスに対して顕著な周
波数応答を得ることが可能である故殊に出力或は加速度
センサとしての応用が注目されている双ビーム圧電共振
子の構造に関する。
び振動部の形状を工夫すればストレスに対して顕著な周
波数応答を得ることが可能である故殊に出力或は加速度
センサとしての応用が注目されている双ビーム圧電共振
子の構造に関する。
(従来技術) 双ビーム共振子は2本の長柱(ビーム)を所望の間隙
を介して並行に配列すると共に前記両ビームの端部を結
合せしめた形状を有するものであって従来はこれを金属
の一体加工にて形成した上でそのビーム表面に圧電素子
を貼着し両ビーム間に相互に180゜位相の異なる振動を
生ぜしめる如く励振するものであった。
を介して並行に配列すると共に前記両ビームの端部を結
合せしめた形状を有するものであって従来はこれを金属
の一体加工にて形成した上でそのビーム表面に圧電素子
を貼着し両ビーム間に相互に180゜位相の異なる振動を
生ぜしめる如く励振するものであった。
しかしながら斯る構造物は当該共振斯の双方のビーム
に均等なストレスを加えることが極めて困難である故双
方のビームの共振周波数に差異が生じ大きな測定誤差を
生ずると共に振動エネルギの支持部からの漏洩によりQ
が著しく低下し極端な場合には発振が停止する可能性を
有するという重大な欠陥があった。
に均等なストレスを加えることが極めて困難である故双
方のビームの共振周波数に差異が生じ大きな測定誤差を
生ずると共に振動エネルギの支持部からの漏洩によりQ
が著しく低下し極端な場合には発振が停止する可能性を
有するという重大な欠陥があった。
この問題を解決するため本願発明者は特願昭60−2826
12において振動部たる双ビームと支持部との間に両ビー
ムの間隙を含む振動部幅員より少しく幅の大きい境界部
を設けることによって双方のビームに均等にストレスが
加わるようにした双ビーム圧電共振子を提案した。
12において振動部たる双ビームと支持部との間に両ビー
ムの間隙を含む振動部幅員より少しく幅の大きい境界部
を設けることによって双方のビームに均等にストレスが
加わるようにした双ビーム圧電共振子を提案した。
しかしながら,上述した如き共振子も振動エネルギの
支持部への漏洩という観点からは未だ不十分なものであ
って満足すべきQが得られないという欠点があった。
支持部への漏洩という観点からは未だ不十分なものであ
って満足すべきQが得られないという欠点があった。
(発明の目的) 本発明は上述した如き従来の双ビーム圧電共振子の欠
陥を除去すべくなされたものであって,振動部たるビー
ムと当該ビームへのストレス印加部たるビーム両端の支
持部との境界部の形状を工夫することによって振動エネ
ルギ漏洩が極めて少ない双ビーム圧電共振子を提供する
ことを目的とする。
陥を除去すべくなされたものであって,振動部たるビー
ムと当該ビームへのストレス印加部たるビーム両端の支
持部との境界部の形状を工夫することによって振動エネ
ルギ漏洩が極めて少ない双ビーム圧電共振子を提供する
ことを目的とする。
(発明の概要) 上述の目的を達成する為,本発明に係る双ビーム圧電
共振子は振動部たる双ビームと支持部との間に設けた境
界部両外側に所望の深さの切欠を設けたものである。
共振子は振動部たる双ビームと支持部との間に設けた境
界部両外側に所望の深さの切欠を設けたものである。
(発明の実施例) 以下,本発明を図面に示す実施例によって詳細に説明
する。
する。
先ず,本発明の理解を容易にする為,本願発明者が既
に提案した双ビーム圧電共振子について第2図を用いて
簡単に説明する。
に提案した双ビーム圧電共振子について第2図を用いて
簡単に説明する。
本図に於いて1は振動部たる柱状ビームであって該ビ
ーム1の両端を該部の幅員より少しく幅の大なる境界部
2を介して大面積の支持部3に結合したものである。
ーム1の両端を該部の幅員より少しく幅の大なる境界部
2を介して大面積の支持部3に結合したものである。
斯くすることによって支持部3に加わるストレスが前
記双ビーム1の中心線を正確に通らない場合に於ても前
記境界部2の作用により双方のビームに加わるストレス
を均等に付加することが出来る。
記双ビーム1の中心線を正確に通らない場合に於ても前
記境界部2の作用により双方のビームに加わるストレス
を均等に付加することが出来る。
しかしながら,この様な工夫を共振子に施してもなお
振動エネルギの漏洩は少なからず発生し十分満足すべき
Qが得られないこと前述の通りである。
振動エネルギの漏洩は少なからず発生し十分満足すべき
Qが得られないこと前述の通りである。
この問題を解決するため本発明の双ビーム圧電共振子
は第1図に示すごとき構成をとる。
は第1図に示すごとき構成をとる。
即ち前記境界部2の両外側に所要の深さの切欠4を設
けるものである。
けるものである。
この切欠4を設けた効果についての実験結果を以下に
詳述する。
詳述する。
第3図は本発明に係る切欠の効果を示す実験データの
図である。
図である。
本実験に於いて使用した双ビーム圧電共振子は同図に
示す如き形状を有するものであって厚さ0.2mmの回転Z
カット水晶をエッチングによって形成したものである。
示す如き形状を有するものであって厚さ0.2mmの回転Z
カット水晶をエッチングによって形成したものである。
回転Zカット水晶とは零温度係数の頂点温度を所望の
温度に定めるため最適なカットにX軸の回りに若干偏角
したZカット水晶をいう。
温度に定めるため最適なカットにX軸の回りに若干偏角
したZカット水晶をいう。
本図は縦軸として上記共振子の支持部固定時と非固定
時の無負荷励振周波数の偏差を,横軸としては境界部の
張り出し幅X1を取り切欠の深さX2をパラメータとしたも
のである。
時の無負荷励振周波数の偏差を,横軸としては境界部の
張り出し幅X1を取り切欠の深さX2をパラメータとしたも
のである。
本図において右上りの太い実線(X2=0mm)本願発明
者が既に提案している境界部に切欠の無い双ビーム圧電
共振子のデータであって境界部の張り出し幅X1が小なる
ほど振動エネルギの漏洩が小ないことを示している。こ
のことは前述した境界部を付する効果の説明と矛盾する
様に見えるが,境界部を付する効果は共振子のビームに
ストレスが加わった時に始めて発生するものであって本
実験の如く無負荷励振の際にはむしろ共振子の特性を幾
分低下させる方向に働くこと及び前記境界部の共振子長
手方向寸法が大となればこの曲線の勾配は一層緩やかに
なるということに注目されたい。もっとも境界部の前記
寸法を長大なものとすることは共振子サイズを大きくす
ることのみならずその強度をも低下させるものであるか
ら該部の寸法は適当な値に選ぶ必要があり本実験におい
ても1.5mmに固定してある。
者が既に提案している境界部に切欠の無い双ビーム圧電
共振子のデータであって境界部の張り出し幅X1が小なる
ほど振動エネルギの漏洩が小ないことを示している。こ
のことは前述した境界部を付する効果の説明と矛盾する
様に見えるが,境界部を付する効果は共振子のビームに
ストレスが加わった時に始めて発生するものであって本
実験の如く無負荷励振の際にはむしろ共振子の特性を幾
分低下させる方向に働くこと及び前記境界部の共振子長
手方向寸法が大となればこの曲線の勾配は一層緩やかに
なるということに注目されたい。もっとも境界部の前記
寸法を長大なものとすることは共振子サイズを大きくす
ることのみならずその強度をも低下させるものであるか
ら該部の寸法は適当な値に選ぶ必要があり本実験におい
ても1.5mmに固定してある。
以上の前提のもとにおいては本発明に係る切欠の共振
子長手方向寸法は自から適当な値を取らざるを得ずこれ
が多少変動しても共振子の特性に大きな影響を与えるこ
とは考え難い故0.3mmに固定し切欠の深さX2を変化させ
共振子の特性を比較した。
子長手方向寸法は自から適当な値を取らざるを得ずこれ
が多少変動しても共振子の特性に大きな影響を与えるこ
とは考え難い故0.3mmに固定し切欠の深さX2を変化させ
共振子の特性を比較した。
その結果切欠の深さX2が境界部の張り出し幅X1の概ね
2倍程度(実用上は1乃至3倍)であれば振動エネルギ
の漏洩が最小となるということが判明した。
2倍程度(実用上は1乃至3倍)であれば振動エネルギ
の漏洩が最小となるということが判明した。
以上境界部2に付した切欠4の効果について説明した
が本発明は境界部の形状が第4図に示す如くビーム1の
外側から支持部3に向ってなだらかに幅員を増す様変化
するものに於いても同様の効果がある。
が本発明は境界部の形状が第4図に示す如くビーム1の
外側から支持部3に向ってなだらかに幅員を増す様変化
するものに於いても同様の効果がある。
又双ビーム1の間に延存するスリット6の両端部は第
5図に示す様に前記境界部2の内部にまで延長した方が
スリット6端部のエッチング残による悪影響,即ち振動
部1と境界部2の境にスリット6端部のエッチング残が
存在するとビーム振部領域が不明瞭となり両ビームの振
動部の長さに差異が生ずるという悪影響を避ける上で好
都合である。
5図に示す様に前記境界部2の内部にまで延長した方が
スリット6端部のエッチング残による悪影響,即ち振動
部1と境界部2の境にスリット6端部のエッチング残が
存在するとビーム振部領域が不明瞭となり両ビームの振
動部の長さに差異が生ずるという悪影響を避ける上で好
都合である。
この場合スリット6の端部と前記切欠4の底部とが極
めて近接する可能性があり共振子強度上の問題が懸念さ
れる場合には切欠4の深さを前述した範囲内で適宜選択
すれば良い。
めて近接する可能性があり共振子強度上の問題が懸念さ
れる場合には切欠4の深さを前述した範囲内で適宜選択
すれば良い。
(発明の効果) 本発明は以上説明した如く構成したものであるから従
来の双ビーム圧電共振子の製造方法に何らの影響を与え
ることなくその振動エネルギの漏洩を大幅に減少しQを
増大することから発振回路側の負担を減少し、外乱によ
る周波数の変動を押える上で著しい効果がある。
来の双ビーム圧電共振子の製造方法に何らの影響を与え
ることなくその振動エネルギの漏洩を大幅に減少しQを
増大することから発振回路側の負担を減少し、外乱によ
る周波数の変動を押える上で著しい効果がある。
第1図は本発明に係る双ビーム圧電共振子の構造の一実
施例を示す平面図,第2図は従来の双ビーム圧電共振子
の構造を示す平面図,第3図は本発明に係る切欠の効果
を示す実験結果の図,第4図及び第5図は夫々本発明の
他の実施例を示す平面図である。 1……柱状ビーム,2及び5……境界部,3……支持部,4…
…切欠,6……スリット。
施例を示す平面図,第2図は従来の双ビーム圧電共振子
の構造を示す平面図,第3図は本発明に係る切欠の効果
を示す実験結果の図,第4図及び第5図は夫々本発明の
他の実施例を示す平面図である。 1……柱状ビーム,2及び5……境界部,3……支持部,4…
…切欠,6……スリット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−138115(JP,A) 特開 昭57−53126(JP,A) 特開 昭57−54418(JP,A) 特開 昭55−74416(JP,A)
Claims (5)
- 【請求項1】2本の柱状ビームを所要の間隙を介して並
行に配列し前記両ビームの両端を夫々一体的に結合した
双ビーム圧電共振子に於いて,前記両ビームの両端結合
部(以下支持部と称する)の幅員を前記間隙を含む両ビ
ーム(以下振動部と称する)のそれよりも大に,前記支
持部と前記振動部との境界(以下境界部と称する)の幅
員を前記支持部のそれより小,且つ前記振動部のそれよ
り大とすると共に前記境界部両外側に所要の深さの切欠
を設けたことを特徴とする双ビーム圧電共振子の構造。 - 【請求項2】前記境界部の幅員を少なくとも1段の階段
状としたことを特徴とする特許請求の範囲(1)記載の
双ビーム圧電共振子の構造。 - 【請求項3】前記切欠の深さを前記境界部のビーム側面
から張出し幅の1乃至3倍としたことを特徴とする特許
請求の(1)又は(2)記載の双ビーム圧電共振子の構
造。 - 【請求項4】前記境界部の幅員を前記支持部のそれから
前記振動部のそれまで漸減せしめたことを特徴とする特
許請求の範囲(1)記載の双ビーム圧電共振子の構造。 - 【請求項5】前記両ビーム間の間隙を前記境界部内にま
で延長したことを特徴とする特許請求の範囲(1)乃至
(4)記載の双ビーム圧電共振子の構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62119393A JP2639527B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 双ビーム圧電共振子の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62119393A JP2639527B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 双ビーム圧電共振子の構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63284440A JPS63284440A (ja) | 1988-11-21 |
JP2639527B2 true JP2639527B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=14760388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62119393A Expired - Lifetime JP2639527B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 双ビーム圧電共振子の構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2639527B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8011252B2 (en) | 2009-03-04 | 2011-09-06 | Epson Toyocom Corporation | Pressure sensor |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2640045B1 (fr) * | 1988-12-02 | 1991-03-08 | Sagem | Transducteur force-frequence a poutres vibrantes et accelerometre pendulaire en comportant application |
JP5446175B2 (ja) * | 2008-09-02 | 2014-03-19 | セイコーエプソン株式会社 | 振動型センサ |
JP5446187B2 (ja) * | 2008-09-17 | 2014-03-19 | セイコーエプソン株式会社 | 振動片および振動型センサ |
TWI477752B (zh) * | 2012-05-02 | 2015-03-21 | Nat Applied Res Laboratories | Piezoelectric vacuum gauge and its measuring method |
JP5747964B2 (ja) * | 2013-08-21 | 2015-07-15 | セイコーエプソン株式会社 | 双音叉型圧電振動片 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5856406B2 (ja) * | 1978-11-29 | 1983-12-14 | 横河電機株式会社 | 水晶トランスデュサ |
JPS5753126A (en) * | 1980-09-16 | 1982-03-30 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Tuning fork type quartz vibrator |
FR2574209B1 (fr) * | 1984-12-04 | 1987-01-30 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Resonateur a lame vibrante |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62119393A patent/JP2639527B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8011252B2 (en) | 2009-03-04 | 2011-09-06 | Epson Toyocom Corporation | Pressure sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63284440A (ja) | 1988-11-21 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
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