JPS6130735A - ＡｌＰＯ４振動子 - Google Patents
ＡｌＰＯ４振動子Info
- Publication number
- JPS6130735A JPS6130735A JP15255184A JP15255184A JPS6130735A JP S6130735 A JPS6130735 A JP S6130735A JP 15255184 A JP15255184 A JP 15255184A JP 15255184 A JP15255184 A JP 15255184A JP S6130735 A JPS6130735 A JP S6130735A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- alpo4
- angle
- vacuum
- frequency
- 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.)
- Pending
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は屈曲モードＡｔＦＯ，振動子に関する。特に、
真空センサーとして使用する真空センサーＡＡＰＯ，ｉ
勤子に関する。
真空センサーとして使用する真空センサーＡＡＰＯ，ｉ
勤子に関する。
真空計は古くから色々な装置に使用さｆてきた。その中
で、特に、ビラニー真空計が多用さｔて米た。最近は装
置の小型化、＠量化に伴ない、真空計の小型化、軽量化
も同時に要求さｎている。
で、特に、ビラニー真空計が多用さｔて米た。最近は装
置の小型化、＠量化に伴ない、真空計の小型化、軽量化
も同時に要求さｎている。
しかしながら、前記したビラニー真空計はサイズが大き
く、重いため、最近の要望に充分に応えらｎないのが実
状である。そこで、本発明は前記の欠点を改善する真空
計用の新センサーを提案するものであり、特に、ＡｔＦ
Ｏ，を使った真空センサーＡｌＰＯ４振動子を提供する
ものである。
く、重いため、最近の要望に充分に応えらｎないのが実
状である。そこで、本発明は前記の欠点を改善する真空
計用の新センサーを提案するものであり、特に、ＡｔＦ
Ｏ，を使った真空センサーＡｌＰＯ４振動子を提供する
ものである。
換言するならば、小型で、衝撃に強く、信頼性に優ｔ′
した真空センサーＡｔ１’Ｏ，振動子を提供するもので
ある。
した真空センサーＡｔ１’Ｏ，振動子を提供するもので
ある。
以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の屈曲モード振動での真空度とＡｌＰＯ
，振動子（ｒ）Ｃ，１値（Ｃｒｙｓｔａｌ工Ｃｇｄａｎ
ｃｅ）との関係を示し、横軸に真空度（Ｔｏｒｒ ）を
縦軸に○、工値（ＫΩ）をとっている。実験によると真
空度の劣化に伴って０．１値は上昇を続ける。
，振動子（ｒ）Ｃ，１値（Ｃｒｙｓｔａｌ工Ｃｇｄａｎ
ｃｅ）との関係を示し、横軸に真空度（Ｔｏｒｒ ）を
縦軸に○、工値（ＫΩ）をとっている。実験によると真
空度の劣化に伴って０．１値は上昇を続ける。
そして、真空度Ｏ０Ｉ Ｔｏｒｒ〜ｌ ’ｒｏτｒと変
化すると七ｆＬに伴って０．１値の上昇をまねく、即ち
、本発明はａ、、１値の真空度依存性に注目し、この関
係から真空度を正確に測定するものである。実際には、
振動子のＯ，１値が変化することは水晶振動子に流ｎる
電流が変化する事と等価であり、実際の真空計としては
流ｎる電流を真空度に変換して表示する。第２図ｈ）
、φ）は本発明の屈曲モードＡ ｔＰ Ｏ，振動子の一
実施例で第２図６）は正面図、第２図の）は佃面図を示
す。Ａ ｔＰ Ｏ，振動子１は両端で接続さｎた、即ち
、両端固定の屈曲モードＡｌＰＯ４振動子で、支持台座
２の上にＡｔＰＯ４振動子の両端部８で接着剤４等によ
って支持固定さｔている。支持台座２はセラミックス等
の絶縁材料でできている。こｎにより、片持ちタイプと
異なって、外乱特に、強い衝撃力に対して強いという特
長を有する。しかし、ＡｌＰＯ４振動子の線膨張係数と
支持台座の線膨張係数が異なるために、温度の変化によ
って、ＡｌＰＯ４振動子に応力Ｆが働き、このために、
ＡｔＰＯ４振動子の周波数、即ち、Ｃ１Ｉ値が変化し、
真空測定精度を低下させる原因となる。そこで、本発明
は応力ｒがＡ ７！、Ｐ Ｏ，振動子に印加さｎてもそ
の応力感度を小さくする事によって解決している。換言
するならば、振動子の切断角度の選択によって解決を図
るものである。第８図は本発明の振動子を解析するとき
のモデル図である。振動子の形状は棒状で幅Ｗ１長さｔ
１厚みｔ１密度ρから成９、両端部は固定さｎている。
化すると七ｆＬに伴って０．１値の上昇をまねく、即ち
、本発明はａ、、１値の真空度依存性に注目し、この関
係から真空度を正確に測定するものである。実際には、
振動子のＯ，１値が変化することは水晶振動子に流ｎる
電流が変化する事と等価であり、実際の真空計としては
流ｎる電流を真空度に変換して表示する。第２図ｈ）
、φ）は本発明の屈曲モードＡ ｔＰ Ｏ，振動子の一
実施例で第２図６）は正面図、第２図の）は佃面図を示
す。Ａ ｔＰ Ｏ，振動子１は両端で接続さｎた、即ち
、両端固定の屈曲モードＡｌＰＯ４振動子で、支持台座
２の上にＡｔＰＯ４振動子の両端部８で接着剤４等によ
って支持固定さｔている。支持台座２はセラミックス等
の絶縁材料でできている。こｎにより、片持ちタイプと
異なって、外乱特に、強い衝撃力に対して強いという特
長を有する。しかし、ＡｌＰＯ４振動子の線膨張係数と
支持台座の線膨張係数が異なるために、温度の変化によ
って、ＡｌＰＯ４振動子に応力Ｆが働き、このために、
ＡｔＰＯ４振動子の周波数、即ち、Ｃ１Ｉ値が変化し、
真空測定精度を低下させる原因となる。そこで、本発明
は応力ｒがＡ ７！、Ｐ Ｏ，振動子に印加さｎてもそ
の応力感度を小さくする事によって解決している。換言
するならば、振動子の切断角度の選択によって解決を図
るものである。第８図は本発明の振動子を解析するとき
のモデル図である。振動子の形状は棒状で幅Ｗ１長さｔ
１厚みｔ１密度ρから成９、両端部は固定さｎている。
そして、今、ＡｔＰＯ番振動千振動子台座が常温（２０
℃）で固着さｎているとすると、ＡｌＰＯ４振動子の線
膨張係数α。
℃）で固着さｎているとすると、ＡｌＰＯ４振動子の線
膨張係数α。
・支持台座の線膨張係数α３．更に、温度ｔとすると次
の関係が成り立つ、即ち、引張りカと圧縮（１）の様に
なる。今、簡単 ために第８図に示すようにＡｌＰＯ４
振動子の両端に引張りカＦが働く時を考えると（圧縮力
は−Ｆと置き換えｎば良い〕振動方程式はポテンシャル
エネルギーと運動エネルギーを求め、変分原理を適用す
ると以下の様に表現さｎる。
の関係が成り立つ、即ち、引張りカと圧縮（１）の様に
なる。今、簡単 ために第８図に示すようにＡｌＰＯ４
振動子の両端に引張りカＦが働く時を考えると（圧縮力
は−Ｆと置き換えｎば良い〕振動方程式はポテンシャル
エネルギーと運動エネルギーを求め、変分原理を適用す
ると以下の様に表現さｎる。
但し、Ｅ：棒のヤング率
Ａ：棒の断面積
工：棒の慣性モーメント
Ｆは引張フカのとき正、
圧縮力のとき−ｙとなる。
０式は近似的に解くことができ、周波数ｆについて解く
と次のようになる。
と次のようになる。
但し、ζは補正項である。又、αｎは
振動子の境界条件によって決まる定数
で、両端固定の場合はｃｏｓαｎ 、 ｃｏｓｈαｎ＝
１の根である。
１の根である。
又、力Ｆが印刃口さｎていないときの共振周波数をｆｏ
とすると■式は次のようになる。
とすると■式は次のようになる。
今、両端固定棒の基本波振動を考えると、ζは計算によ
り、−〇。５５０５７となり、又、αｎ＝４゜７８０と
なるから■式は次のようになる。
り、−〇。５５０５７となり、又、αｎ＝４゜７８０と
なるから■式は次のようになる。
■式は力Ｆを刃口えたときの周波数を示し、とおくと、
（６）式は力Ｆに対する感度を示している。即ち、Ｋが
小さいほど、単位カ当９の周波数変化が小さくなる。次
に、このＸの値を詳細に検討すると、感度を小さくする
には（０式より、振動子の長さを短くシ、慣性モーメン
トを大きくシ、更に、ヤング率を大きく（弾性コンプラ
イアンスを小さく〕すｎは良い事が分かる。換言するな
らば、ｔと工は振動子の形状によって決まるものである
。一方、ヤングｘｍＨ振動子の切断方位によって決まる
ものである。本発明は最小力感度を与えるカット角を理
論的に計算で求めている。即ち、カット角をパラメータ
ーとして、そのときの弾性コンプライアンス”ｔｔｃヤ
ング率Ｅの逆１ｉ） ヲ求めている。第４図は弾性コン
プライアンスＳ＋７を計算にて求めるときの振動子と結
晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示す。棒はＹ軸方向に長さｔ
をとっている。このとき、Ｘ軸を回転軸としてθ度回転
すると考える（反時計方向を正）、計算の手順として、
まず最初に、長さ方向の弾性コンプライアンスＳ′−は
θの関数となり次のように表わさｎる。 （Ｂ′□−１
／Ｅ〕 Ｓ’ｕ−８ｓｔｆｒＬｚ’ ＋２ＳＩＢｍｌ”ｎ♂−２
８１４ｍ、” ？Ｚ。
（６）式は力Ｆに対する感度を示している。即ち、Ｋが
小さいほど、単位カ当９の周波数変化が小さくなる。次
に、このＸの値を詳細に検討すると、感度を小さくする
には（０式より、振動子の長さを短くシ、慣性モーメン
トを大きくシ、更に、ヤング率を大きく（弾性コンプラ
イアンスを小さく〕すｎは良い事が分かる。換言するな
らば、ｔと工は振動子の形状によって決まるものである
。一方、ヤングｘｍＨ振動子の切断方位によって決まる
ものである。本発明は最小力感度を与えるカット角を理
論的に計算で求めている。即ち、カット角をパラメータ
ーとして、そのときの弾性コンプライアンス”ｔｔｃヤ
ング率Ｅの逆１ｉ） ヲ求めている。第４図は弾性コン
プライアンスＳ＋７を計算にて求めるときの振動子と結
晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示す。棒はＹ軸方向に長さｔ
をとっている。このとき、Ｘ軸を回転軸としてθ度回転
すると考える（反時計方向を正）、計算の手順として、
まず最初に、長さ方向の弾性コンプライアンスＳ′−は
θの関数となり次のように表わさｎる。 （Ｂ′□−１
／Ｅ〕 Ｓ’ｕ−８ｓｔｆｒＬｚ’ ＋２ＳＩＢｍｌ”ｎ♂−２
８１４ｍ、” ？Ｚ。
＋ Ｓｍ Ｗｔ番 十”’４４ｍＸｎＸ
（７）但し、ｍ２＝ＣＯ８θ ｎ、＝ｓｉｎθ Ｓ１１ ｔ Ｓ ｆａｔ Ｓ １４ｍ ”’
４４は各 々 Ａ ノ・ ＰＯ４の弾性コンプライアン
ス定数 第５図は角度θと弾性コンプライアンスＳ′４との関係
を示す。第５図より角度θが０度より大きくなるに従っ
て８１２８は小さくなり、約４５度で最小と力る。そし
て、角度θが増えるに従ってＳ′８は若干、増７１０す
る。又、角度θが負側では絶対値の増力口に伴ってＳ１
ｔ＊は大きくなり、２０度付近で最大となり、更に、θ
の増加に伴って、ＳＬ４は小さくなる。そｔ故、θを（
４）度〜６０度の範囲内から選択することによって振動
子形状とは無関係に最小力感度を提供することができる
。
（７）但し、ｍ２＝ＣＯ８θ ｎ、＝ｓｉｎθ Ｓ１１ ｔ Ｓ ｆａｔ Ｓ １４ｍ ”’
４４は各 々 Ａ ノ・ ＰＯ４の弾性コンプライアン
ス定数 第５図は角度θと弾性コンプライアンスＳ′４との関係
を示す。第５図より角度θが０度より大きくなるに従っ
て８１２８は小さくなり、約４５度で最小と力る。そし
て、角度θが増えるに従ってＳ′８は若干、増７１０す
る。又、角度θが負側では絶対値の増力口に伴ってＳ１
ｔ＊は大きくなり、２０度付近で最大となり、更に、θ
の増加に伴って、ＳＬ４は小さくなる。そｔ故、θを（
４）度〜６０度の範囲内から選択することによって振動
子形状とは無関係に最小力感度を提供することができる
。
本発明は両端固定部力Ｆｆｃ７１Ｄえたときの振動方程
式より、振動子形状とは無関係に最小力感度を与えるカ
ット角を得ることができた。そｎ故、ＡｌＰＯ４振動子
を支持台座にマウントしても信頼性に優ｇｆｃＡｌＰＯ
４振動子を得ることができた。さらに、支持合服にマウ
ントさｎているから、衝撃に強く、Ａ ｔＰ Ｏ，振動
子をセンサーとしているから大変に小型化が可能である
。同時に、材料にＡ ／＝Ｐ Ｏ，を使用しているので
振動子としての電気機械結合係数が水晶より大きく、水
晶のときより０工値（Ｃｒｙｓｔａｌニーｅｄａｎｃｓ
）を小さくすることができるという長所を有している
。このように本発明の効果は著しく大きく、その工業的
価値は大変に大きい。
式より、振動子形状とは無関係に最小力感度を与えるカ
ット角を得ることができた。そｎ故、ＡｌＰＯ４振動子
を支持台座にマウントしても信頼性に優ｇｆｃＡｌＰＯ
４振動子を得ることができた。さらに、支持合服にマウ
ントさｎているから、衝撃に強く、Ａ ｔＰ Ｏ，振動
子をセンサーとしているから大変に小型化が可能である
。同時に、材料にＡ ／＝Ｐ Ｏ，を使用しているので
振動子としての電気機械結合係数が水晶より大きく、水
晶のときより０工値（Ｃｒｙｓｔａｌニーｅｄａｎｃｓ
）を小さくすることができるという長所を有している
。このように本発明の効果は著しく大きく、その工業的
価値は大変に大きい。
第１図は本発明の屈曲モード振動での真空度とｈｔｐｏ
、振動子のＣ２工値との関係を示すグラフ、 第２図０）、の）は本発明の屈曲モード水晶振動子の一
実施例を示すもので、第２図ｆＬ）は平面図、第２図の
）は側−面図、 第３図は本発明の振動解析をするときのモデル図、 第４図は振動子と結晶軸との関係を示す斜視図、第５図
は角度θと弾性コンプライアンスｓＩｕとの関係を示す
グラフである。 １ 。、Ａｚｐｏ、ｙ３動子 ２゜。支持台座 ４・・接着剤 Ｗ。。幅 ｔ。。厚み
、振動子のＣ２工値との関係を示すグラフ、 第２図０）、の）は本発明の屈曲モード水晶振動子の一
実施例を示すもので、第２図ｆＬ）は平面図、第２図の
）は側−面図、 第３図は本発明の振動解析をするときのモデル図、 第４図は振動子と結晶軸との関係を示す斜視図、第５図
は角度θと弾性コンプライアンスｓＩｕとの関係を示す
グラフである。 １ 。、Ａｚｐｏ、ｙ３動子 ２゜。支持台座 ４・・接着剤 Ｗ。。幅 ｔ。。厚み
Claims (1)
- 屈曲モードＡｌＰＯ＿４振動子において、前記ＡｌＰ
Ｏ＿４振動子はＺ板をＸ軸を回転軸として、３０度〜６
０度回転した角度で切断されていることを特徴とする真
空センサーＡｌＰＯ＿４振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15255184A JPS6130735A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | ＡｌＰＯ４振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15255184A JPS6130735A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | ＡｌＰＯ４振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130735A true JPS6130735A (ja) | 1986-02-13 |
Family
ID=15542934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15255184A Pending JPS6130735A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | ＡｌＰＯ４振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6130735A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07154194A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-06-16 | Avl Ges Verbrennungskraftmas & Messtech Mbh | 圧電結晶素子 |
| JP2007049025A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Seiko Epson Corp | アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置 |
-
1984
- 1984-07-23 JP JP15255184A patent/JPS6130735A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07154194A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-06-16 | Avl Ges Verbrennungskraftmas & Messtech Mbh | 圧電結晶素子 |
| JP2007049025A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Seiko Epson Corp | アクチュエータ装置及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置 |
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