JPS5856405B2 - 水晶トランスデュサ - Google Patents
水晶トランスデュサInfo
- Publication number
- JPS5856405B2 JPS5856405B2 JP14742878A JP14742878A JPS5856405B2 JP S5856405 B2 JPS5856405 B2 JP S5856405B2 JP 14742878 A JP14742878 A JP 14742878A JP 14742878 A JP14742878 A JP 14742878A JP S5856405 B2 JPS5856405 B2 JP S5856405B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- view
- crystal
- sectional
- configuration
- 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
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、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。
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
場合の原理構成説明図で、Ａは正面図、Ｂは側面図であ
る。
場合の原理構成説明図で、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が発生するとし、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。
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。
σ＝ε・Ｅ（１）
Ｅ：水晶の振動子１の等価ヤング率
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、歪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、歪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げ
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げ
ればならない。
（：）周波数ｆの安定性が良い。
つまり、振動子１のＱが高い。
（１１）単位歪当りの周波数変化率△ｆ／εが太きい。
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。
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ω
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ω
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、３端子構成の場合、Ｃは
ＡのＡ−Ａ’断面図で、２端子構成の場合を示す。
、ＢはＡのＡ−Ａ’断面図で、３端子構成の場合、Ｃは
ＡのＡ−Ａ’断面図で、２端子構成の場合を示す。
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図に示す如す、ｙ軸、２′軸に対する切
り出し角α、βが一９０°〈α〈９０°。
り出し角α、βが一９０°〈α〈９０°。
１０°〈β〈８５°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ｌの］／４の長さの両固定端側Ｉに主として設げ
られ、電極３１，３２，３３，３４よりなる。
効全長ｌの］／４の長さの両固定端側Ｉに主として設げ
られ、電極３１，３２，３３，３４よりなる。
電極３１゜３２はそれぞれ振動子１の図の左右の縁部の
固定端側１／４ｔに沿って設けられている。
固定端側１／４ｔに沿って設けられている。
電極３３゜３４は電極３１，３２を連結するもので、電
極３３は電極３１を、電極３４は電極３２を連結してい
る。
極３３は電極３１を、電極３４は電極３２を連結してい
る。
節して、振動子１の裏面には、２端子構成の場合には、
０図に示すごとく、Ａ図と同じパーンの電極が設げられ
ている。
０図に示すごとく、Ａ図と同じパーンの電極が設げられ
ている。
又、３端子構戊の場合にはＢ図に示すごとく、振動子１
の裏面には全面に電極３５が設げられている。
の裏面には全面に電極３５が設げられている。
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。
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２の方向に電界が印加され
る。
線すると、振動子１には矢印２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−９００〈α〈９０°
、１００〈１β１〈８５゜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。
、１００〈１β１〈８５゜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。
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１
分布は、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。
分布は、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。
第１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’断面図で、ＣはへのＢ−Ｂ’断面
図で、３端子構成の場合を示す。
図、ＢはＡのＡ−Ａ’断面図で、ＣはへのＢ−Ｂ’断面
図で、３端子構成の場合を示す。
本実施例においては、振動子１の長手方向の中央側のｔ
／２長さの部分Ｈにも励振作用に直接参加する電極部分
（この場合は電極３１）を設けるようにしたものである
。
／２長さの部分Ｈにも励振作用に直接参加する電極部分
（この場合は電極３１）を設けるようにしたものである
。
但し、部分Ｈの領域においては、０図に示す如く、Ｂ図
に示した部分Ｉに対して、電界の印加方向が逆になるよ
うに、電極３２は振動１の右縁部に沿って設けられてい
る。
に示した部分Ｉに対して、電界の印加方向が逆になるよ
うに、電極３２は振動１の右縁部に沿って設けられてい
る。
この結果、振動子１の中央側部分Ｈをも積極的に励振さ
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。
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。
なお二端子構成で使用する場合には、振動子１の裏面に
、正面図Ａと同じパターンの電極３を設け、第２図Ｃと
同様な結線を行えばよい。
、正面図Ａと同じパターンの電極３を設け、第２図Ｃと
同様な結線を行えばよい。
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ＡのＡ−Ａ’断面図で、３端子構成の場合、Ｃ
はＡのＡ−Ａ’断面図で、２端子構戊の場合を示す。
図、ＢはＡのＡ−Ａ’断面図で、３端子構成の場合、Ｃ
はＡのＡ−Ａ’断面図で、２端子構戊の場合を示す。
図において、１は平板状の水晶の振動子で、第９図に示
すごとく、振動子１１と結合部１２よりなる。
すごとく、振動子１１と結合部１２よりなる。
振動部１１は中心軸０−０′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とよりなる
。
、２個の板ビーム状の振動部１１ａと１１ｂとよりなる
。
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８図に戻り３は振動子１の表面に設けられた電極で、
電極３１，３２および３３゜３４よりなる。
電極３１，３２および３３゜３４よりなる。
電極３１．３２および３３，３４は第２図に示したと同
様なパターンが振動部１１ａ。
様なパターンが振動部１１ａ。
１１ｂにそれぞれ構成されている。
したがって、たとえば、第８図Ｂ、Ｃに示すように結線
すれば、振動子１には矢印２の方向に電界が印加され、
第１０図に示す如く、２個の振動部１１ａｔｌｌｂが中
心軸０−０′に対称に振動する。
すれば、振動子１には矢印２の方向に電界が印加され、
第１０図に示す如く、２個の振動部１１ａｔｌｌｂが中
心軸０−０′に対称に振動する。
この場合、振動子１のベース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
、モーメン）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）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。
この結果、Ｑの高い（良好度Ｇの値の大きい）振動子本
体を得ることができる。
体を得ることができる。
第１１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’断面図、ＣはＡのＢ−８’断面
図である。
面図、ＢはＡのＡ−Ａ’断面図、ＣはＡのＢ−８’断面
図である。
本実施例においては、振動子１は、第８図実施例と同様
に、振動部１１ａ、１１ｂと結合部１２とよりなり、振
動部１１が対称構造をなし、かつ、第７図実施例と同様
なパターンの電極が振動部１１ａ、１１ｂにそれぞれ構
成されている。
に、振動部１１ａ、１１ｂと結合部１２とよりなり、振
動部１１が対称構造をなし、かつ、第７図実施例と同様
なパターンの電極が振動部１１ａ、１１ｂにそれぞれ構
成されている。
このようなトランスデユーサは、第８図実施例において
説明したごとく、ベース１に振動エネルギーが損失され
ないものが得られると共に、第７図実施例と同様に振動
子１の中央側部分口をも積極的に励振させることができ
、振動効率のよいものが得られる。
説明したごとく、ベース１に振動エネルギーが損失され
ないものが得られると共に、第７図実施例と同様に振動
子１の中央側部分口をも積極的に励振させることができ
、振動効率のよいものが得られる。
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、被到定流体の密度ρ０と振動子の横方向
面振動周波数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、被到定流体の密度ρ０と振動子の横方向
面振動周波数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、被到定流体の密度ρＯを測定する
ことができる。
波数ωを測定すれば、被到定流体の密度ρＯ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。
なお、電極３の表面には、第１２図に示すごとく、たと
えば、石英ガラス（Ｓｉ０２）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。
えば、石英ガラス（Ｓｉ０２）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図は本発明い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及び印加された
電界との関係図、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
−Ａ’断面図で、ＣはＡのＢ−８’断面図で、３端子構
戊の場合を示す、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ＡのＡ−Ａ’断面図で、３端
子構成の場合、ＣはＡのＡ−Ａ’断面図で、２端子構成
の場合を示す、第９図は第８図の要部説明図、第１０図
は第８図の動作説明図、第１１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、第１２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、３，３１〜３５・・・電極、４・・
・増幅器、５・・・周波数測定器、Ａ・・・発振回路、
０・・・０′・・・中心軸。
図、第２図は本発明い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及び印加された
電界との関係図、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
−Ａ’断面図で、ＣはＡのＢ−８’断面図で、３端子構
戊の場合を示す、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ＡのＡ−Ａ’断面図で、３端
子構成の場合、ＣはＡのＡ−Ａ’断面図で、２端子構成
の場合を示す、第９図は第８図の要部説明図、第１０図
は第８図の動作説明図、第１１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、第１２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、３，３１〜３５・・・電極、４・・
・増幅器、５・・・周波数測定器、Ａ・・・発振回路、
０・・・０′・・・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、印加する電界か前記振動子の長手方向と直角で
あって平板方向と直角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ュサ。 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ｌ・ランスデュサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14742878A JPS5856405B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP14742878A JPS5856405B2 (ja) | 1978-11-29 | 1978-11-29 | 水晶トランスデュサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5574415A JPS5574415A (en) | 1980-06-05 |
| JPS5856405B2 true JPS5856405B2 (ja) | 1983-12-14 |
Family
ID=15430086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14742878A Expired JPS5856405B2 (ja) | 1978-11-29 | 1978-11-29 | 水晶トランスデュサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5856405B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59128405A (ja) * | 1983-01-13 | 1984-07-24 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 水晶歪ゲ−ジ |
| US4531073A (en) * | 1983-05-31 | 1985-07-23 | Ohaus Scale Corporation | Piezoelectric crystal resonator with reduced impedance and sensitivity to change in humidity |
-
1978
- 1978-11-29 JP JP14742878A patent/JPS5856405B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5574415A (en) | 1980-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4305623B2 (ja) | 振動子および振動型ジャイロスコープ | |
| JPS5856425B2 (ja) | 力変換機構 | |
| US7043986B2 (en) | Vibrators and vibratory gyroscopes | |
| JPH0230449B2 (ja) | ||
| JP3805837B2 (ja) | 角速度検出装置 | |
| JP3446732B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JP3158176B2 (ja) | 振動子型加速度計 | |
| JPS5856404B2 (ja) | 水晶トランスデュサ | |
| JPS62194718A (ja) | 輪郭すべり水晶振動子 | |
| CN102003956A (zh) | 用于支撑振动器的结构以及用于测量物理量的装置 | |
| JP4356881B2 (ja) | 振動型ジャイロスコープ | |
| JP4305625B2 (ja) | 振動子および物理量測定用信号発生素子 | |
| JP2996157B2 (ja) | 振動ジャイロ | |
| JP2007108053A (ja) | 振動子および振動型ジャイロスコープ用測定素子 | |
| JPH0821828B2 (ja) | 縦水晶振動子 | |
| JPS5856406B2 (ja) | 水晶トランスデュサ | |
| JP3139212B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JP3206299B2 (ja) | 圧電振動子 | |
| JP2005249746A (ja) | 振動子および物理量測定装置 | |
| JPS5856422B2 (ja) | 力変換機構 | |
| JP2003166828A5 (ja) | ||
| JPS596370B2 (ja) | 力変換機構 | |
| JPH10170274A (ja) | 角速度センサの漏れ振動除去方法 | |
| CN116318031B (zh) | 一种凹槽式石英音叉谐振器 | |
| JPS596369B2 (ja) | 力変換機構 |