CH503424A - Résonateur à cristal piézo-électrique - Google Patents

Description

  
 



  Résonateur à cristal piézo-électrique
 La présente invention a pour objet un résonateur à cristal piézo-électrique pour applications en dehors du domaine de la mesure du temps, du type suspendu par des éléments élastiques et protégé par des amortisseurs de chocs limitant ses déplacements provoqués par des chocs.



   L'invention a pour but d'empêcher le quartz d'entrer en contact avec des organes rigides environnants, lors d'un choc.



   Le résonateur est caractérisé en ce que les amortisseurs agissent directement sur le cristal dans les régions de points nodaux, qui sont les endroits de fixation de l'une des extrémités des éléments élastiques au cristal.



   Dans un brevet américain, on a décrit un tel type de résonateur piézo-électrique; dans celui-ci, la plaque de quartz est suspendue au moyen de quatre fils et des amortisseurs de chocs agissent directement sur la plaque, mais pas dans la région où celle-ci est fixée aux quatre fils.



   Dans un brevet anglais, la plaque de quartz est suspendue par deux fils fixés à deux faces opposées de la plaque, ces deux fils étant situés sur un même axe perpendiculaire auxdites faces. Des amortisseurs agissent directement sur la plaque, mais ici aussi comme dans le cas précédent, à l'écart des points de fixation des fils à la plaque et ceci pour éviter un mouvement de torsion de la plaque.



   Dans un brevet français, la plaque de quartz est fixée aux mêmes endroits que dans le cas précédent, à deux fils, et deux amortisseurs agissent non pas directement sur le quartz, mais sur les deux fils et à une certanie distance des points de fixation de ceux-ci à la plaque.



   Le dessin représente un résonateur connu et, à titre d'exemple, une forme d'exécution du résonateur selon l'invention.



   La fig. 1 est une vue en perspective d'un barreau de quartz au repos.



   La fig. 2 est une vue schématique illustrant le mode oscillatoire de ce barreau de quartz.



   La fig. 3 est une vue schématique en coupe, illustrant un montage connu de ce barreau de quartz dans une capsule.



   La fig. 4 est une vue partielle en coupe selon 44 de la fig. 5, à grande échelle, de la forme d'exécution.



   La fig. 5 est une vue partielle en élévation avec arrachement de la capsule, de cette forme d'exécution.



   La fig. 1 représente un barreau de quartz 1, de longueur L, libre aux deux extrémités. Lorsque ce barreau oscille en mode fondamental en flexion, dans le plan
X-Y, on trouve deux points nodaux O et P', situés sur chaque face latérale à 0,224 L des extrémités correspondantes, ces deux points nodaux étant séparés de la distance 1.



   On entend ici par points nodaux les lieux où les axes nodaux percent les faces latérales du barreau de quartz.



   Selon un dispositif connu, représenté à la fig. 3, le barreau 1 est monté dans une capsule 2 au moyen de quatre ressorts 3, fixés chacun par l'une de ses extrémités à   l'un    des points nodaux du quartz et à l'autre extrémité, à une tige traversante 4, isolée en 5 de la capsule 2.



   Lorsque le barreau de quartz, désigné couramment par  Quartz , vibre à la fréquence f, les points d'attache P, P' subissent une rotation, comme représenté à la fig. 2, et la distance 1 qui les sépare, un raccourcissement périodique dont la fréquence est le double de la fréquence f du quartz.



     I1    est donc nécessaire d'avoir un dispositif de suspension élastique tel que les déformations qui lui sont imposées par les oscillations du quartz ne produisent pas de pertes d'énergie, pertes incompatibles avec un facteur de qualité élévé.  



   Mais un tel dispositif de suspension est trop élastique pour pouvoir absorber de fortes accélérations; il ne peut empêcher le quartz d'entrer en contact avec la capsule, celle-ci devant être de petite dimension.



   Les fig. 4 et 5 illustrent un dispositif de suspension du quartz en   l'un    de ses axes nodaux P-P.



   Le quartz 10 est fixé à la capsule 11 par deux organes de suspension 12 et 13, disposés de chaque côté du quartz 10, deux autres organes identiques étant disposés sur l'autre axe nodal.



   Chacun des organes de suspension 12, 13 présente un ressort de suspension 14 dont l'extrémité libre est soudée à une extrémité d'une tige 15 dont l'autre extrémité est soudée au point nodal du quartz 10. L'autre extrémité du ressort 14 est solidaire d'une bride plane 22, de forme générale circulaire, le ressort 14 et la bride 22 étant situés dans un même plan. L'élasticité du ressort est suffisante pour que le quartz puisse vibrer sans que ce ressort provoque des pertes sensibles d'énergie.



   Les organes de suspension 12 et 13 présentent chacun un ressort de protection 16, constitué par un bras incliné 17 dont l'extrémité libre se termine par une partie en secteur de couronne 18 entourant partiellement la tige 15. Ce secteur est situé dans un plan parallèle aux faces latérales du quartz 10. Les brides 22 de chacun des organes de suspension 12, 13 sont soudées respectivement à une tige 19 en  Kovar  (marque déposée), cette tige traversant la capsule 11 par un anneau de verre 20 fixé de façon étanche à la capsule 11, par un manchon 21.



   Lors de chocs ou d'accélérations dépassant une certaine valeur que les ressorts de suspension 14 ne peuvent absorber, les tiges 15 et/ou le quartz 10 entreront en contact avec le secteur 18 des ressorts de protection 16. Ceux-ci étant moins élastiques que les ressorts 14, ils absorbent les chocs, empêchant ainsi que le quartz entre en contact avec la capsule 11.



   Les ressorts de suspension étant venus d'une pièce avec les ressorts de protection, ils sont toujours au même potentiel électrique; aucune isolation particulière n'est donc nécessaire entre ces deux parties.

 

   On remarque que l'absorption des chocs se faisant aux axes nodaux, aucune perturbation sensible du mode oscillatoire du quartz n'est à craindre.



   On peut donner à chacun des ressorts de protection 16 une rigidité supérieure à la rigidité de l'ensemble des ressorts de suspension 14.



   La forme d'exécution qui a été décrite permet:
 a) d'empêcher que le dispositif de suspension dépasse sa limite d'élasticité;
 b) d'empêcher que le quartz puisse entrer en contact avec la capsule, afin que celui-ci ne risque pas de s'ébrécher ou même de se casser;
 c) d'amortir les chocs, c'est-à-dire de limiter les déplacements du quartz dans sa capsule, cela afin de perturber le moins possible l'oscillation du quartz;
 d) d'éviter, lors du contact du dispositif de suspension avec le dispositif amortisseur de chocs, de courtcircuiter deux pôles électriques du quartz ou un pôle avec la capsule. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Résonateur à cristal piézo-électrique pour applications en dehors du domaine de la mesure du temps, du type suspendu par des éléments élastiques et protégé par des amortisseurs de chocs limitant ses déplacements provoqués par des chocs, caractérisé en ce que les amortisseurs agissent directement sur le cristal dans les régions de points nodaux, qui sont les endroits de fixation de l'une des extrémités des éléments élastiques du cristal.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Résonateur selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux organes de suspension présentant chacun un élément de suspension élastique (14) du cristal et un élément amortisseur (17, 18) dont la rigidité est supérieure à la rigidité offerte par l'ensemble des éléments de suspension.

   2. Résonateur selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux organes de suspension présentant chacun une partie rigide (15) connectée directement au cristal et entourée par un élément amortisseur élastique (18) qui ne vient en contact avec le cristal qu'en cas d'un choc d'une certaine importance.

   3. Résonateur selon l'une des sous-revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément amortisseur est élastique dans la direction parallèle à l'axe nodal et dans un plan perpendiculaire à cette direction.