JPS5856404B2 - 水晶トランスデュサ - Google Patents
水晶トランスデュサInfo
- Publication number
- JPS5856404B2 JPS5856404B2 JP14742778A JP14742778A JPS5856404B2 JP S5856404 B2 JPS5856404 B2 JP S5856404B2 JP 14742778 A JP14742778 A JP 14742778A JP 14742778 A JP14742778 A JP 14742778A JP S5856404 B2 JPS5856404 B2 JP S5856404B2
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- JP
- Japan
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- vibrator
- view
- sectional
- crystal
- longitudinal direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水晶が使用され歪あるいは密度等を周波数に変
換する水晶のトランスデュサに関するものである。
換する水晶のトランスデュサに関するものである。
本発明の目的は、製作しやすく、効率よく平板方向に振
動する、水晶トランスデュサを提供するにある。
動する、水晶トランスデュサを提供するにある。
第１図は、水晶振動子をストレインゲージとして用いた
場合の原理説明図で、Ａは正面図、Ｂは側面図である。
場合の原理説明図で、Ａは正面図、Ｂは側面図である。
図において、１は両端を固定された長板状の水晶の振動
子、２は、たとえば、筐体等のベースである。
子、２は、たとえば、筐体等のベースである。
今振動子１に矢印Ｘの方向に歪εが生ずるとし、水晶の
ばね定数がベース２のそれに比較して弱いとすれば、振
動子１には（１）式に示すような応力が発生する。
ばね定数がベース２のそれに比較して弱いとすれば、振
動子１には（１）式に示すような応力が発生する。
σ＝ε・Ｅ（１）
Ｅ：水晶の振動子１０等価ヤング率
このような状態で、振動子１が矢印Ｙ方向の振動モード
で振動しているとすれば、その振動周波数ｆは（２）式
に示すように、否εに対応して変化する。
で振動しているとすれば、その振動周波数ｆは（２）式
に示すように、否εに対応して変化する。
共振周波数ωは２πｆで表わせるので、振動子１の共振
周波数ωを測定すれば、対応する歪を測定することがで
きる。
周波数ωを測定すれば、対応する歪を測定することがで
きる。
このようなトランスデユーサにおいて、高精度の測定を
実現するための条件としては以下の条件が満足されなけ
ればならない。
実現するための条件としては以下の条件が満足されなけ
ればならない。
（Ｉ） 周波数ｆの安定性が良い。
つ１す、振動子１のＱが高い。
［Ｉ） 単位歪当りの周波数変化率△ｆ／εが大きい
。
。
即ち、このようなトランスデュサの良好塵Ｇは次のよう
な式で表わすことができる。
な式で表わすことができる。
而して、第１図の構成のものにおいて、振動子１を共振
させ、その共振周波数ωを測定すれば、加えられた歪ε
を知ることができる。
させ、その共振周波数ωを測定すれば、加えられた歪ε
を知ることができる。
第２図は本発明の一実施例の構成説明図で、Ａは正面図
、ＢはＡのＡ−Ａ′断面図で、両面パターンの場合、Ｃ
はＡのＡ−Ａ′断面図で、片面パターンの場合である。
、ＢはＡのＡ−Ａ′断面図で、両面パターンの場合、Ｃ
はＡのＡ−Ａ′断面図で、片面パターンの場合である。
図において、１は長板状の水晶の振動子である。
振動子１は第３図に示す如く、ｙ軸、Ｚ′軸に対する切
り出し角α、βが一９０°くα（９０’、１０°〈β〈
９００の範囲内にある。
り出し角α、βが一９０°くα（９０’、１０°〈β〈
９００の範囲内にある。
２は、たとえば、筐体等のベースである。
３は振動子１の表面に設けられた電極で、振動子１の有
効全長ｔの１／４の長さの部分の両固定端ｉ１！ＩＩに
設けられている。
効全長ｔの１／４の長さの部分の両固定端ｉ１！ＩＩに
設けられている。
３１は主として振動子１の長手方向の縁部に沿って設け
られた電極。
られた電極。
３２は振動子１の長手方向の中央部に設けられた電極で
ある。
ある。
３３は二端子で使用される場合に設けられるパターンで
ある。
ある。
電極３１．３２は第４図に示すように、外部に設けられ
た増幅器４に接続され、振動子本体１と増幅器４とによ
り、発振回路Ａが構成されている。
た増幅器４に接続され、振動子本体１と増幅器４とによ
り、発振回路Ａが構成されている。
５は周波数測定器である。
なおここで示す以へ ３端子の発振回路を構成しても同
様の発振が可能である。
様の発振が可能である。
以上の構成において、たとえば第２図Ｂに示す如く結線
すると、振動子１には矢印Ｚの方向に電界が印加される
。
すると、振動子１には矢印Ｚの方向に電界が印加される
。
この場合、振動子１は前述の如く一９０°〈α〈９０°
、１０°〈β〈９０°の範囲でカットされているので、
振動子１は矢印Ｙの方向に振動する。
、１０°〈β〈９０°の範囲でカットされているので、
振動子１は矢印Ｙの方向に振動する。
（第５図に結晶軸と振動子１及び印加された電界との概
略関係説明図を示す）而して、印加された電界により発
生するモーメント分布＆Ｌはぼ第６図Ｂに示したような
形となるので、所要の振動モードを効率よく励起するこ
とができる。
略関係説明図を示す）而して、印加された電界により発
生するモーメント分布＆Ｌはぼ第６図Ｂに示したような
形となるので、所要の振動モードを効率よく励起するこ
とができる。
第６図Ａに振動子１の振動時の変位を、Ｂはその時の曲
げモーメント線図を示す。
げモーメント線図を示す。
更に、振動子１及び電極３を平板状に構成したので、製
作がきわめて容易であると同時に、機械加工のみならず
、たとえば、エツチング加工などの製作法が可能となり
、安価なものが得られる。
作がきわめて容易であると同時に、機械加工のみならず
、たとえば、エツチング加工などの製作法が可能となり
、安価なものが得られる。
舘７図は本発明の仙の実施例１の構成ｄφ明図ア、Ａは
正面図、ＢはＡのＡ−Ａ’断面図、ＣはＡのＢ−Ｂ’断
面図である。
正面図、ＢはＡのＡ−Ａ’断面図、ＣはＡのＢ−Ｂ’断
面図である。
図にお・いて、３４は二端子で使用される場合に設けら
れるパターンである。
れるパターンである。
本実施例においては、電極３１．３２を振動子１の長手
方向に各々１列ずつのみ配置し、振動子１が微小（ＩＺ
、たとえば、幅ａが１００μｍ程度である場合にも、振
動子１に電極３１．３２を容易に設けることができるよ
うにしたものである。
方向に各々１列ずつのみ配置し、振動子１が微小（ＩＺ
、たとえば、幅ａが１００μｍ程度である場合にも、振
動子１に電極３１．３２を容易に設けることができるよ
うにしたものである。
而して、振動子１の長手方向の中央側のｔ／２長さの部
分■にも電極を設けたものである。
分■にも電極を設けたものである。
但し、部分■においてはＣ図に示すごとく、Ｂ図に示し
た部分Ｉとは逆に、電界の印加方向が、中央部から右端
に加わるように電極３１．３２が設けられている。
た部分Ｉとは逆に、電界の印加方向が、中央部から右端
に加わるように電極３１．３２が設けられている。
この結果、振動子１の微小化が容易に行えると共に、振
動子１の中央側部公金も積極的に励振させることができ
るものが得られ、振動効率のよいものが得られる。
動子１の中央側部公金も積極的に励振させることができ
るものが得られ、振動効率のよいものが得られる。
第８図は本発明の別の実施例の構成説明図で、Ａは正面
図、Ｂは裏面図、ＣはＡのＡ−Ａ’断面図、ＤはＡのＢ
−Ｂ’断面図である。
図、Ｂは裏面図、ＣはＡのＡ−Ａ’断面図、ＤはＡのＢ
−Ｂ’断面図である。
本実施例においては、振動子１の板面の片面側には同極
性の電極のみがあるようにして、パターンの構成の単純
化をはかると共に、Ｂ、Ｃ図に示すごとく、振動子１の
全部分に電界が印加されるようにしたもので、振動子の
全部分を積極的に励振できるようにしたものである。
性の電極のみがあるようにして、パターンの構成の単純
化をはかると共に、Ｂ、Ｃ図に示すごとく、振動子１の
全部分に電界が印加されるようにしたもので、振動子の
全部分を積極的に励振できるようにしたものである。
第９図は本発明の他の実施例の構成説明図で、Ａは正面
図、ＢはＡのＡ−に断面図で、両面パターンの場合、Ｃ
はＡのＡ−Ｎ断面図で、片面パターンの場合である。
図、ＢはＡのＡ−に断面図で、両面パターンの場合、Ｃ
はＡのＡ−Ｎ断面図で、片面パターンの場合である。
図において、１は平板状の振動子で、第１０図に示すご
とく、振動部１１と結合部１２よりなる。
とく、振動部１１と結合部１２よりなる。
振動部１１は中心軸〇−σに対称に平行して設けられ、
２個の板ビーム状の振動部１１ａと１１ｂよりなる。
２個の板ビーム状の振動部１１ａと１１ｂよりなる。
結合部１２はその両端が振動部１１のそれぞれの一端と
結合しているもので、振動部１１と結合部１２とにより
口の字形に構成されている。
結合しているもので、振動部１１と結合部１２とにより
口の字形に構成されている。
第９図に戻り３は振動子１０表面に設けられた電極で電
極３１．３２よりなる。
極３１．３２よりなる。
電極３１゜３２は第２図に示したものと同様なパターン
が振動部１１ａ、１１ｂにそれぞれ構成されている。
が振動部１１ａ、１１ｂにそれぞれ構成されている。
但し、第９図Ａに示すように、図の左方の振動部１１ａ
と右方の振動部１１ｂにおいて対称をなすようなパター
ンが形成されている。
と右方の振動部１１ｂにおいて対称をなすようなパター
ンが形成されている。
したがって、たとえば、第９図Ｂ、Ｃに示すように結線
すれば、振動子１には矢印Ｚの方向に電界が印加され、
第１１図に示す如く２個の振動部１１ａ、１１ｂが中心
軸ｏ−ｏ’に対称に振動する。
すれば、振動子１には矢印Ｚの方向に電界が印加され、
第１１図に示す如く２個の振動部１１ａ、１１ｂが中心
軸ｏ−ｏ’に対称に振動する。
この場合、振動子１０ベース２への固定端部には、振動
部１１と結合部１２との接続点において発生する反力Ｒ
。
部１１と結合部１２との接続点において発生する反力Ｒ
。
モーメントＭが互に逆方向で大きさが等しいため、結合
部１２において互に打ち消し合い、全く力が発生せず、
支持が理想的な状態でない場合でも、振動子１から外部
にエネルギーが消費されることがない。
部１２において互に打ち消し合い、全く力が発生せず、
支持が理想的な状態でない場合でも、振動子１から外部
にエネルギーが消費されることがない。
この結果、Ｑの高い（良好度Ｇの値の大きい）振動子１
を得ることができる。
を得ることができる。
第１２．１３図は本発明の別の実施例の構成説明図で、
Ａは正面図、ＢはＡのＡ−に断面図、ＣはＡのＢ−Ｂ’
［１面図、Ｄは裏面図である。
Ａは正面図、ＢはＡのＡ−に断面図、ＣはＡのＢ−Ｂ’
［１面図、Ｄは裏面図である。
第１２．１３図はそれぞれ第７，８図に対応した同様な
パターンの電極が対称に設けられたもので、かつ、振動
子１は振動部１１ａ、１１ｂと結合部１２よりなり、振
動部１１が対称構造をなしているものである。
パターンの電極が対称に設けられたもので、かつ、振動
子１は振動部１１ａ、１１ｂと結合部１２よりなり、振
動部１１が対称構造をなしているものである。
このようなトランスデユーサは、第１１図実施例におい
て説明したごとく、ベース１に振動エネルギーの損失の
少いものを得ることが出来る。
て説明したごとく、ベース１に振動エネルギーの損失の
少いものを得ることが出来る。
加えるに、第１２図例においては、第７図実施例と同様
な効果が得られ、第１３図例にむいては、第８図実施例
と同様な効果が得られる。
な効果が得られ、第１３図例にむいては、第８図実施例
と同様な効果が得られる。
次に、第２図実施例において、振動子１が被測定流体中
に置かれると、被測定流体の密度ρＯと振動子の横方向
の振動周波数ｆ′との間には（３）式に示すような関係
がある。
に置かれると、被測定流体の密度ρＯと振動子の横方向
の振動周波数ｆ′との間には（３）式に示すような関係
がある。
共振周波数は２πｆで表わせるので、振動子１の共振周
波数ωを測定すれば、被測定流体の密度ρθを測定する
ことができる。
波数ωを測定すれば、被測定流体の密度ρθを測定する
ことができる。
したがって、本実施例装置を密度変換トランスデュサと
して用いることもできる。
して用いることもできる。
なか、電極３０表面には第１４図に示すごとく、たとえ
ば、石英ガラス（ＳｉＯ）等のガラスのコーティング６
を施せば、ゴミ等の耐着、あるいは、雰囲気等による電
極３の腐食が防止できる。
ば、石英ガラス（ＳｉＯ）等のガラスのコーティング６
を施せば、ゴミ等の耐着、あるいは、雰囲気等による電
極３の腐食が防止できる。
以上説明したように、本発明によれば、製作しやすく、
効率よく平板方向に振動する水晶トランスデュサを実現
することができる。
効率よく平板方向に振動する水晶トランスデュサを実現
することができる。
第１図は本発明の原理説明図で、Ａは正面図、Ｂは側面
図、第２図は本発明の一実施例の構成説明図で、Ａは正
面図、ＢはＡのＡ−Ａ’断面図で、両面パターンの場合
、ＣはＡのＡ−Ａ’断面図で、片面パターンの場合、第
３図は振動子１のカット方向の説明図、第４図は発振回
路の構成説明図、第５図は結晶軸と振動子１及び印加さ
れた電界との関係説明図、第６図は第２図実施例の動作
説明図で、Ａは変位、Ｂは曲げモーメント線図、第７図
は本発明の他の実施例の構成説明図で、Ａは正面図、Ｂ
はＡのＡ−に断面図、ＣはＡのＢ−Ｂ’断面図、第８図
は本発明の別の実施例の構成説明図で、Ａは正面図、Ｂ
は裏面図、ＣはＡのＡ−Ａ’断面図、ＤはＡのＢ −Ｂ
’断面図、第９図は本発明の他の実施例の構成説明図で
、Ａは正面図、ＢはＡのＡ−Ａ’の断面図で、両面パタ
ーンの場合、ＣはＡのＡ−Ａ′断面図で、片面パターン
の場合、第１０図は第９図の要部説明図、第１１図は第
９図の動作説明図、第１２．１３図は本発明の別の実施
例の構成説明図で、Ａは正面図、ＢはＡのＡ−Ａ′断面
図、ＣはＡのＢ−Ｂ’断面図、Ｄは裏面図、第１４図は
電極部分の要部構成説明図である。 １・・・・・・振動子、１１・・・・・・振動部、１２
・・・・・・結合部、２・・・・−・ベース、３，３１
．３２，３３，３４・・・・・・電極、４・・・・・・
増幅器、５・・・・・・周波数測定器、Ａ・・・・・・
発振回路、ｏ−ｏ’・・・・・・中心軸。
図、第２図は本発明の一実施例の構成説明図で、Ａは正
面図、ＢはＡのＡ−Ａ’断面図で、両面パターンの場合
、ＣはＡのＡ−Ａ’断面図で、片面パターンの場合、第
３図は振動子１のカット方向の説明図、第４図は発振回
路の構成説明図、第５図は結晶軸と振動子１及び印加さ
れた電界との関係説明図、第６図は第２図実施例の動作
説明図で、Ａは変位、Ｂは曲げモーメント線図、第７図
は本発明の他の実施例の構成説明図で、Ａは正面図、Ｂ
はＡのＡ−に断面図、ＣはＡのＢ−Ｂ’断面図、第８図
は本発明の別の実施例の構成説明図で、Ａは正面図、Ｂ
は裏面図、ＣはＡのＡ−Ａ’断面図、ＤはＡのＢ −Ｂ
’断面図、第９図は本発明の他の実施例の構成説明図で
、Ａは正面図、ＢはＡのＡ−Ａ’の断面図で、両面パタ
ーンの場合、ＣはＡのＡ−Ａ′断面図で、片面パターン
の場合、第１０図は第９図の要部説明図、第１１図は第
９図の動作説明図、第１２．１３図は本発明の別の実施
例の構成説明図で、Ａは正面図、ＢはＡのＡ−Ａ′断面
図、ＣはＡのＢ−Ｂ’断面図、Ｄは裏面図、第１４図は
電極部分の要部構成説明図である。 １・・・・・・振動子、１１・・・・・・振動部、１２
・・・・・・結合部、２・・・・−・ベース、３，３１
．３２，３３，３４・・・・・・電極、４・・・・・・
増幅器、５・・・・・・周波数測定器、Ａ・・・・・・
発振回路、ｏ−ｏ’・・・・・・中心軸。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 両端が固定されほぼ長板状に切り出された水晶の振
動子と、印加する電界が前記振動子の長手方向と直角の
平板面方向に加わりかつ長手方向の全長のほぼ両固定端
側１／４と中央側１／２の長さの部分における電界が実
質的に逆方向に加わるように前記振動子に配置された電
極とを具備し長手方向と直角な平板面方向に振動を生ず
るようにされた水晶トランスデユー。 ２ 振動子として、中心軸に対称に同一平面をなし平行
して設けられほぼ長板状の振動部と該振動部のそれぞれ
の一端を結合する結合部とを具備したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の水晶トランスデュサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14742778A JPS5856404B2 (ja) | 1978-11-29 | 1978-11-29 | 水晶トランスデュサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14742778A JPS5856404B2 (ja) | 1978-11-29 | 1978-11-29 | 水晶トランスデュサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5574414A JPS5574414A (en) | 1980-06-05 |
| JPS5856404B2 true JPS5856404B2 (ja) | 1983-12-14 |
Family
ID=15430062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14742778A Expired JPS5856404B2 (ja) | 1978-11-29 | 1978-11-29 | 水晶トランスデュサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856404B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4215570A (en) * | 1979-04-20 | 1980-08-05 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Miniature quartz resonator force transducer |
| US4372173A (en) * | 1980-10-20 | 1983-02-08 | Quartex, Inc. | Resonator force transducer |
| US4455874A (en) * | 1981-12-28 | 1984-06-26 | Paroscientific, Inc. | Digital pressure transducer |
| JPS59128405A (ja) * | 1983-01-13 | 1984-07-24 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 水晶歪ゲ−ジ |
| JPS59174750A (ja) * | 1983-03-24 | 1984-10-03 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光学式トランスデユ−サ |
| US4469979A (en) * | 1983-05-27 | 1984-09-04 | Statek Corporation | Microresonator of double-ended tuning fork configuration |
| US4531073A (en) * | 1983-05-31 | 1985-07-23 | Ohaus Scale Corporation | Piezoelectric crystal resonator with reduced impedance and sensitivity to change in humidity |
| FR2624326B1 (fr) * | 1987-12-02 | 1990-05-11 | Centre Electron Horloger | Resonateur piezoelectrique |
-
1978
- 1978-11-29 JP JP14742778A patent/JPS5856404B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5574414A (en) | 1980-06-05 |
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