JPH0128530B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0128530B2 JPH0128530B2 JP3870880A JP3870880A JPH0128530B2 JP H0128530 B2 JPH0128530 B2 JP H0128530B2 JP 3870880 A JP3870880 A JP 3870880A JP 3870880 A JP3870880 A JP 3870880A JP H0128530 B2 JPH0128530 B2 JP H0128530B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tuning fork
- vibration
- electrodes
- electrode
- torsional
- 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
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 28
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
- H03H9/215—Crystal tuning forks consisting of quartz
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は音叉型水晶振動子の電極構造に関す
る。特に、振動モードとしては屈曲モードと捩り
モードを結合させた音叉型屈曲捩り水晶振動子に
関する。本発明の目的は捩りモードのクリスタ
ル。インピーダンス（CIと呼ぶ）を小さくする
ことにある。本発明の他の目的は低周波数温度特
性の優れた音叉型屈曲捩れ水晶振動子を安定して
提供することにある。
る。特に、振動モードとしては屈曲モードと捩り
モードを結合させた音叉型屈曲捩り水晶振動子に
関する。本発明の目的は捩りモードのクリスタ
ル。インピーダンス（CIと呼ぶ）を小さくする
ことにある。本発明の他の目的は低周波数温度特
性の優れた音叉型屈曲捩れ水晶振動子を安定して
提供することにある。
時計に使用されている水晶振動子、特に、音叉
型屈曲水晶振動子は現在完全に実用期を迎えてい
る。しかし、現在、多数使用されているからと言
つて全く問題点が無いわけでなく、この振動子に
も種々な欠点がある。その中でも大きな欠点は周
波数温度特性が広い温度範囲にわたつて不充分で
あるため、時計の精度に限界があつた。そこで、
最近ではこれらの振動子を２本使用して、更に、
周波数温度特性を改善した方式を提案しているが
この方式は２本の振動子の組合せが難しく、同時
に、２本水晶を使用するので高価になつてしまう
という欠点があつた。更には、１本の水晶振動子
で周波数温度特性の優れたATカツト水晶振動子
があるがこの振動子の周波数がＭHz帯と高く、時
計用としては消費電流が多く、現時点では使用で
きないのが現状である。それ故に、１個の振動子
で、しかも低周波数で周波数温度特性の優れた水
晶振動子が要求されていたが、最近、低周波数
で、しかも、周波数温度特性の優れた屈曲捩れ水
晶振動子が提案されている。しかし、その電気的
特性、即ち、主振である屈曲モードと副振である
捩りモードのCI値による周波数温度特性の変化
等全く知られていない。そこで、本発明は主振で
ある屈曲モードのCI値を劣化させることなく、
周波数温度特性の優れた水晶振動子を安定して得
るには副振である捩りモードのCI値を改善する
ことが非常に大切であることが分かつた。以下、
図面に沿つて本発明を説明する。
型屈曲水晶振動子は現在完全に実用期を迎えてい
る。しかし、現在、多数使用されているからと言
つて全く問題点が無いわけでなく、この振動子に
も種々な欠点がある。その中でも大きな欠点は周
波数温度特性が広い温度範囲にわたつて不充分で
あるため、時計の精度に限界があつた。そこで、
最近ではこれらの振動子を２本使用して、更に、
周波数温度特性を改善した方式を提案しているが
この方式は２本の振動子の組合せが難しく、同時
に、２本水晶を使用するので高価になつてしまう
という欠点があつた。更には、１本の水晶振動子
で周波数温度特性の優れたATカツト水晶振動子
があるがこの振動子の周波数がＭHz帯と高く、時
計用としては消費電流が多く、現時点では使用で
きないのが現状である。それ故に、１個の振動子
で、しかも低周波数で周波数温度特性の優れた水
晶振動子が要求されていたが、最近、低周波数
で、しかも、周波数温度特性の優れた屈曲捩れ水
晶振動子が提案されている。しかし、その電気的
特性、即ち、主振である屈曲モードと副振である
捩りモードのCI値による周波数温度特性の変化
等全く知られていない。そこで、本発明は主振で
ある屈曲モードのCI値を劣化させることなく、
周波数温度特性の優れた水晶振動子を安定して得
るには副振である捩りモードのCI値を改善する
ことが非常に大切であることが分かつた。以下、
図面に沿つて本発明を説明する。
第１図は本発明の屈曲捩り水晶振動子の厚みｔ
を変えたときの屈曲モード振動FMと捩りモード
TMとの結合状態を示す図である。仮に、両方の
モード間に全く結合がないとすれば捩りモード振
動TMはほぼ厚みｔに関して周波数は傾きを有
する直線で変化することが知られている、又、屈
曲モード振動FMは厚みｔには周波数はほとんど
無関係であるから両方の振動モードは厚みｔを変
化させたとき交点Ｉを持つはずである。しかし、
実際には両方のモード間には結合が生ずるため様
子は若干異なつてくる。今、厚みt1，t2の振動子
について説明すると、t1振動子の捩りモードの共
振周波数を1、屈曲モードの共振周波数を2とす
るとその差△1は△1＝2−1で与えられる。一
方、厚みt2の振動子の捩りモード振動の共振周波
数を3、屈曲モードの共振周波数を4とするとそ
の差△3は△3＝4−3で与えられる。ここで理
解されることは異なつた厚みで結合が生じるとい
うことである。換言するならば、t2振動子は屈曲
モード振動と捩りモード振動の周波数差△がt1
振動子よりも大きくても結合するという事である
（△3＞△1）。このことは捩りモード振動のCI値
が各々に於いて異なつていることを意味してい
る。即ち、捩り振動のCI値が小さいほど結合を
起こしやすいという事であり第１図では、CI1＞
CI2の関係がある。屈曲モードと捩りモードの周
波数差が大きいほど主振である屈曲振動のリアク
タンス特性を劣化させることないから主振のCI
値を小さくすることができる。このように結合し
た振動子ではいかに副振である捩りモードのCI
値を小さくするかが振動子開発のキーポイントで
あるかが分かる。第２図は副振である捩り振動の
CI値を低くするための本発明の電極構造の一実
施例を示す。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は各々、水晶の電気
軸、機械軸、光軸を示し、Ｘ軸を回転軸としてθ
度回転したときの図が第２図に示されている。
Y′、Z′軸は回転後の新軸である。音叉型水晶１は
音叉腕１ａ，１ｂを有し、音叉腕１ａの上面には
電極ａが、下面には電極ｃ（図示されてない）、一
方の側面には電極ｂ、他方の側面には電極ｄ（図
示されてない）がそれぞれ配置されている。全
く、同様に、他方の音叉腕１ｂの上下面及び側面
には電極ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，（ｇ，ｈは図示されて
ない）が配置されている。第３図は第２図の音叉
型水晶振動子の音叉腕のほぼ中央部を切断した断
面図を示す。Ａ，Ｂは電極端子を示す。今、仮
に、電極端子Ａに正、電極端子Ｂに負の電圧が印
加されたと仮定すると電界は矢印で示したように
働く、説明を簡単にするため左側の音叉腕につい
て説明すると、ab間、cd間の電界とad間、cb間
の電界はＸ軸方向成分については反対向きの電界
を示す。従つて、今、ab間cb間で伸びの歪を生
じればad間、cd間では縮みの歪みを生じる。そ
れ故、音叉腕は屈曲を生じる。又、本発明の上面
の電極ａと下面の電極ｃは厚みに対して非対称に
配置されているから、振動子の各部では歪量が異
なる。即ち、ab間の歪量の絶対値はad間、並び
にcb間の歪量の絶対値より大きく、cd間の歪量
の絶対値も又、ad間、cb間の歪量の絶対値より
も大きくなる。更に具体的に説明すると今、ab
間に伸びの歪が生じたとき、cd間には縮みの歪
がそれぞれもつと多く発生するという事で、この
変位は音叉腕の水平面内で変位せず、水平面より
少し傾いた方向に変位する。それ故、前述した、
屈曲モード振動と結合した捩り振動モードを引き
起こすことができる。全く同様に、他方の音叉腕
についても歪を生じさせる事ができる。更に、電
極端子Ａ，Ｂ間に交流電圧を印加させることによ
つて音叉型屈曲捩り水晶振動子の振動を持続させ
ることが可能である。第４図は、第２図及び第３
図の示す電極を配置したときの本発明の音叉型屈
曲捩り水晶振動子の振動姿態を示す斜視図であ
る。２は屈曲モード振動、３は捩りモード振動を
示し、４は振動２と振動３が合成された屈曲捩れ
モード振動を示す。
を変えたときの屈曲モード振動FMと捩りモード
TMとの結合状態を示す図である。仮に、両方の
モード間に全く結合がないとすれば捩りモード振
動TMはほぼ厚みｔに関して周波数は傾きを有
する直線で変化することが知られている、又、屈
曲モード振動FMは厚みｔには周波数はほとんど
無関係であるから両方の振動モードは厚みｔを変
化させたとき交点Ｉを持つはずである。しかし、
実際には両方のモード間には結合が生ずるため様
子は若干異なつてくる。今、厚みt1，t2の振動子
について説明すると、t1振動子の捩りモードの共
振周波数を1、屈曲モードの共振周波数を2とす
るとその差△1は△1＝2−1で与えられる。一
方、厚みt2の振動子の捩りモード振動の共振周波
数を3、屈曲モードの共振周波数を4とするとそ
の差△3は△3＝4−3で与えられる。ここで理
解されることは異なつた厚みで結合が生じるとい
うことである。換言するならば、t2振動子は屈曲
モード振動と捩りモード振動の周波数差△がt1
振動子よりも大きくても結合するという事である
（△3＞△1）。このことは捩りモード振動のCI値
が各々に於いて異なつていることを意味してい
る。即ち、捩り振動のCI値が小さいほど結合を
起こしやすいという事であり第１図では、CI1＞
CI2の関係がある。屈曲モードと捩りモードの周
波数差が大きいほど主振である屈曲振動のリアク
タンス特性を劣化させることないから主振のCI
値を小さくすることができる。このように結合し
た振動子ではいかに副振である捩りモードのCI
値を小さくするかが振動子開発のキーポイントで
あるかが分かる。第２図は副振である捩り振動の
CI値を低くするための本発明の電極構造の一実
施例を示す。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は各々、水晶の電気
軸、機械軸、光軸を示し、Ｘ軸を回転軸としてθ
度回転したときの図が第２図に示されている。
Y′、Z′軸は回転後の新軸である。音叉型水晶１は
音叉腕１ａ，１ｂを有し、音叉腕１ａの上面には
電極ａが、下面には電極ｃ（図示されてない）、一
方の側面には電極ｂ、他方の側面には電極ｄ（図
示されてない）がそれぞれ配置されている。全
く、同様に、他方の音叉腕１ｂの上下面及び側面
には電極ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，（ｇ，ｈは図示されて
ない）が配置されている。第３図は第２図の音叉
型水晶振動子の音叉腕のほぼ中央部を切断した断
面図を示す。Ａ，Ｂは電極端子を示す。今、仮
に、電極端子Ａに正、電極端子Ｂに負の電圧が印
加されたと仮定すると電界は矢印で示したように
働く、説明を簡単にするため左側の音叉腕につい
て説明すると、ab間、cd間の電界とad間、cb間
の電界はＸ軸方向成分については反対向きの電界
を示す。従つて、今、ab間cb間で伸びの歪を生
じればad間、cd間では縮みの歪みを生じる。そ
れ故、音叉腕は屈曲を生じる。又、本発明の上面
の電極ａと下面の電極ｃは厚みに対して非対称に
配置されているから、振動子の各部では歪量が異
なる。即ち、ab間の歪量の絶対値はad間、並び
にcb間の歪量の絶対値より大きく、cd間の歪量
の絶対値も又、ad間、cb間の歪量の絶対値より
も大きくなる。更に具体的に説明すると今、ab
間に伸びの歪が生じたとき、cd間には縮みの歪
がそれぞれもつと多く発生するという事で、この
変位は音叉腕の水平面内で変位せず、水平面より
少し傾いた方向に変位する。それ故、前述した、
屈曲モード振動と結合した捩り振動モードを引き
起こすことができる。全く同様に、他方の音叉腕
についても歪を生じさせる事ができる。更に、電
極端子Ａ，Ｂ間に交流電圧を印加させることによ
つて音叉型屈曲捩り水晶振動子の振動を持続させ
ることが可能である。第４図は、第２図及び第３
図の示す電極を配置したときの本発明の音叉型屈
曲捩り水晶振動子の振動姿態を示す斜視図であ
る。２は屈曲モード振動、３は捩りモード振動を
示し、４は振動２と振動３が合成された屈曲捩れ
モード振動を示す。
以上述べたように本発明は音叉型水晶振動子の
音叉腕の上面と下面の電極配置を厚みに対して、
非対称にすることによつて、捩り振動を起こりや
すくする。換言するならばCI値を低くすること
が可能になつた。その結果、主振である屈曲モー
ド振動と副振である捩りモード振動の結合が生じ
やすくなつた、即ち、主振と副振の周波数差を大
きくしても結合が生じる、それ故、主振のCI値
を劣化させることがなくなり、低周波数で周波数
温度特性の優れた音叉型屈曲捩れ水晶振動子を安
定して提供することができる。同時に１個の水晶
振動子で広い温度範囲にわたつて周波数補償が可
能であるから安くできる。本発明の実施列では上
面と下面の電極配置において、上面は外側に下面
は内側にそれぞれ配置されているが、上面電極を
内側に、下面電極を外側に配置しても全く同じ効
果を有する。
音叉腕の上面と下面の電極配置を厚みに対して、
非対称にすることによつて、捩り振動を起こりや
すくする。換言するならばCI値を低くすること
が可能になつた。その結果、主振である屈曲モー
ド振動と副振である捩りモード振動の結合が生じ
やすくなつた、即ち、主振と副振の周波数差を大
きくしても結合が生じる、それ故、主振のCI値
を劣化させることがなくなり、低周波数で周波数
温度特性の優れた音叉型屈曲捩れ水晶振動子を安
定して提供することができる。同時に１個の水晶
振動子で広い温度範囲にわたつて周波数補償が可
能であるから安くできる。本発明の実施列では上
面と下面の電極配置において、上面は外側に下面
は内側にそれぞれ配置されているが、上面電極を
内側に、下面電極を外側に配置しても全く同じ効
果を有する。
第１図は本発明の屈曲捩り水晶振動子の厚みｔ
を変えたときの屈曲モード振動の結合状態を示す
特性図、第２図は副振である捩り振動のCI値を
低くするための本発明の電極構造の一実施例を示
す斜視図、第３図は第２図の音叉型水晶振動子の
断面図、第４図は本発明の音叉型屈曲捩り水晶振
動子の振動方向を示すための斜視図である。 １……音叉型水晶、１ａ，１ｂ……音叉腕、
ａ，ｅ……上面電極、ｃ，ｇ……下面電極、ｂ，
ｄ，ｆ，ｈ……側面電極。
を変えたときの屈曲モード振動の結合状態を示す
特性図、第２図は副振である捩り振動のCI値を
低くするための本発明の電極構造の一実施例を示
す斜視図、第３図は第２図の音叉型水晶振動子の
断面図、第４図は本発明の音叉型屈曲捩り水晶振
動子の振動方向を示すための斜視図である。 １……音叉型水晶、１ａ，１ｂ……音叉腕、
ａ，ｅ……上面電極、ｃ，ｇ……下面電極、ｂ，
ｄ，ｆ，ｈ……側面電極。
Claims (1)
- １ 音叉型に形成された振動子で、屈曲モードと
捩りモードの混在する水晶振動子において、前記
音叉型水晶振動子の各々の音叉腕の上、下面及び
両側面にはそれぞれ１本の電極が配置され、上記
各々の音叉腕に配置された上面の電極と下面の電
極は、上、下方向の厚みをはさんで非対称となる
位置に配置され、かつ各電極の接続は、一方の音
叉腕の上、下面の電極と他方の音叉腕の両側面に
配置された電極とに印加される電位の極性と、他
方の音叉腕の上、下面の電極と一方の音叉腕の両
側面に配置された電極とに印加される電位の極性
とが互いに異なるように構成されていることを特
徴とする音叉型水晶振動子の電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3870880A JPS56136015A (en) | 1980-03-26 | 1980-03-26 | Electrode structure of tuning fork type quartz oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3870880A JPS56136015A (en) | 1980-03-26 | 1980-03-26 | Electrode structure of tuning fork type quartz oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56136015A JPS56136015A (en) | 1981-10-23 |
| JPH0128530B2 true JPH0128530B2 (ja) | 1989-06-02 |
Family
ID=12532808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3870880A Granted JPS56136015A (en) | 1980-03-26 | 1980-03-26 | Electrode structure of tuning fork type quartz oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56136015A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1277974B1 (it) * | 1995-12-29 | 1997-11-12 | Sviluppo Materiali Spa | Metodo per la determinazione e il controllo del contenuto di azoto disciolto in fasi liquide metalliche e dispositivo per la sua |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6316169Y2 (ja) * | 1979-11-22 | 1988-05-09 |
-
1980
- 1980-03-26 JP JP3870880A patent/JPS56136015A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56136015A (en) | 1981-10-23 |
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