DE1931883A1 - Verfahren und Anordnung zur Erzielung einer linearen AEnderung der Arbeitsfrequenz eines kristallgesteuerten Oszillators - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Erzielung einer linearen AEnderung der Arbeitsfrequenz eines kristallgesteuerten OszillatorsInfo
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Description
THE PERKIN-ELMER CORPORATION, Norwalk, Connecticut (V.St.A.)
Verfahren und Anordnung zur Erzielung einer linearen Änderung der Arbeitsfrequenz eines kristallgesteuerten
Oszillators.
Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden Anmeldung in den V.St.A. Serial No. 7^ο,691 vom 27. Juni I968
beansprucht.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Anordnung zur Erzielung einer linearen Änderung der Arbeitsfrequenz eines kristallgesteuerten Oszillators. Sie eignet
sich insbesondere zur Entwicklung piezoelektrischer Kristallwandler, wie sie beispielsweise in solchen kristallgesteuerten
Oszillatorkreisen verwendet werden, die als Frequenzregler, Feinstabstimmvorrichtungen, Abfühleinrichtungen für Umgebungsbedingungen
wie Druck, Feuchtigkeit usw., Feinstwaagen
verwendbar sind.
sind
Solche Wandler-Oszillatorkreiseynichtlinearen Frequenzschwankungen
oder -verschiebungen infolge von Temperatureinflüssen unterworfen. Es kann im allgemeinen eine Gruppe
nichtlinearer S-Kurven gezeichnet werden, um solche Frequenzverschiebungen
als Funktion der speieilen Kristallschnlttwlnkel zum Ausdruck zu bringen. Eine dieser Kurven
wird dann benutzt, um die Kristallarbeitsfrequenz entsprechend dem Parameter der Betriebstemperatur zu korri-
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gieren. Beispiele nebst einer Diskussion solcher S-Kurven
sowie solcher Korrekturen sind in dem Aufsatz von Rudolph
Il
Beckmann in der Zeitschrift "Proceedings of the IRE, November 1966, Seiten l6oo bis l£o7 erörtert.
Um die Art und Weise festzulegen, in welcher die Frequenz entsprechend den erwähnten nichtlinearen Kurven
schwankt, war es üblich, den ganzen Kristall·!einer einwandfrei
definierten thermischen Umgebung oder in einem Bad konstanter Temperatur zu halten. Es ist Jedoch schwierig,
eine solche Umgebung für den Kristall zu schaffen, besonders bei solchen Anwendungsfällen, wo es erwünscht
ist, eine Flasche des Kristalls einem zu messenden oder
zu untersuchenden physikalischen Effekt zu exponieren. Im Falle von Temperaturmessungen musste der ganze Kristall
in ein neues Temperaturgleichgewicht gebracht v/erden, wodurch seine Brauchbarkeit für diesel Zweck beschränkt
wurde. Es besteht daher ein Bedarf nach einem neuartigen und verbesserten Kristallwandler (crystal transducer).
Demgemäss liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen piezoelektrischen Kristallwandler für
technisch-physikalische Grossen zu schaffen, der eine lineare Abhängigkeit der Frequenz vor der Temperatur
über einen bedeutend grösseren Temperaturhereich,als es
bisher möglich war, aufweist.
Der neuartige Kristallwandler soll sich insbesondere
für Anwendungen eignen, bei denen eine exponierte Fläche des Kristalls einem äusseren Einfluss, wie z.B. Massen-
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aufladungen-(mass loading) oder Temperaturänderung unterworfen
-ist. '
■ Ferner bezweckt die Erfindung^ einen Kristallwandler
der genannten Art zu schaffen, der in einem Oszillatorkreis
verwendet werden kann, um eine besonders hochempfindliche
Temperaturmesseinrlchturig zu' bilden.
Das neue Verfahren zur Erzielung einer linearen
Änderung der Arbeitsfrequenz eines kristallgesteuerten
Oszillators mit Temperatur besteht "erfinduntrsgeinäss darin,
dass eine Fläche des Kristalls auf einer vorbestimmten
Temperatur gehalten wird, w'lhrend zugleich die Temperatur
der anderen Fläche derart geändert wird, dass die Eildung
eines "-TenperatursTadienten zwischen den Kristallf !Sehen
verursacht wird.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass, wenn
eine Fläche eines Kristalls, insbesondere eines mit AT-Schnitt
hergestellten Quarzkörpers, auf einer konstanten Temperatur gehalten und eine unterschiedliche oder schwan-'
kende Temperatur auf die andere Seite einwirken gelassen
wird^ eine: lineare Änderung der Arbeitsfrequenc hervorgerufen
wird.· :Dies Steht in Gegensatz zu der allgemein
bekannten nichtlinearen Ansprechcharakteristik bei
Einwirkung von Tempersturänderungen auf den gesamten
Körpej? eines Wandlei^krA^stalls . Es wurde: nun gefunden,
dass das lineare Verhalten gemäss der Erfindung sich von .dem negativen bis z.ü: dem positiven Effekt erstreckt,
und dass ein· bestimmter: AT-Schnitt feststellbar ist ' ·
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für welchen die Neigung oder Steilheit annähernd gleich Null ist. Dieser besondere Schnitt ist selbsttätig bezüglich
der Temperatur über einen weiten Bereich von Temperaturgradienten für eine gegebene Bezugstemperatur kompensiert
und ermöglicht es, dass eine Kristallfläche veränderlichen Bedingungen der Umgebung exponiert werden kann,
während die Auswirkung der Umgebungstemperatur auf die Arbeitsfrequenz davon isoliert ist. Es sei beispielsweise
eine Kikrowaage (a microbalance) genannt, die zur Feststellung der Menge eines in Vakuum aufgedampften dünnen
Filmmaterials dienlich sein kann, und die über einen weiten Temperaturbereich praktisch nicht auf Temperaturänderungen
ansprechen soll, während sie eine ausgezeichnete und direkte Ansprechfähigkeit auf die Dicke des
niedergeschlagenen Überzugsmaterials hat.
Ein anderes Beispiel für die Anwendung der Erfindung ist eine Temperaturfühlvorrichtung, bei der unmittelbar
von der linearen Terr.peraturafchängigkeit zwecks Messung von Tenperaturänderungen Gebrauch gemacht wird. Insbesondere
sei beispielsweise eine Temperaturmessvorrichtung genannt, bei der die Aus gangs vierte nicht abgeglichener
Kristallwandlerkreise gemäss der Erfindung so kombiniert
sine, dass eine Frequenzdifferenz gebildet wird, die
linear als Funktion der Temperaturänderung zunimmt.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt teilweise als Blockschema eine Ein-• richtung mit einen Kristallwandler.
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und einem Schwingkreis gemäss der Erfindung. Pig. 2 zeigt die Darstellung einer Kurvenschar
zur Erläuterung der Frequenzverhaltung in Abhängigkeit von der Temperatur für verschiedene
Kristalle, die bei einer Einrichtung gemäss Fig. 1 verwendet werden können. Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Kristallwandaufbaues
gemäss der Erfindung und Fig. h ein Blockschema einer Temperaturfühleinrichtung
mit Kristallwandlern und Schwingkreisen gemäss der Erfindung.
Fig. 1 zeigt die allgemeine Anordnung von Kristallwandler und Oszillatorkreis gemäss der Erfindung, bestehend
aus einem Kristallwandler Io, der einen allgemeine» planaren Kristall 12 zwischen Tragblöcken 14, 15 aufweist.
Diese Blöcke gewährleisten auch die Funktion elektrischer Anschlüsse an Elektrodenfilme 16, 17 auf der unteren
und oberen Flachseite des Kristalls 12 und sind daher elektrisch voneinander isoliert, beispielsweise durch
eine Isolierschicht 18. Die Blöcke 14, 15 sind durch
die Leiter eines Koaxialkabels 2o mit einem Oszillatorkreis 22 verbunden, dessen Ärbeitsfrequenz durch die
Resonanzfrequenz des Kristalls 12 bestimmt wird. Ein Zähler 2k oder eine andere geeignete Ablesevorrichtung,
wie z.B. ein Oszilloskop, ist mit dem Oszillatorausgang verbunden, um Änderungen der Ausgangsfrequenzen anzuzeigen.
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- 6 - . ■- ■
Der Block 15 ist■ thermisch durch Umwickeln "mit der
Rohrleitung 26 gekuppelt, die mit einer Quelle 28 eines
Mediums von hoher bestimmter Bezugstemperatur verbunden ist, um ihn auf der Bezugstemperatur zu halten. Das
untere Ende, des Blockes 15 steht im direkten thermischen
Kontakt mit Umfangsteilen der Fläche 3o des Kristalls 12 und dient daher dazu, diese Fläche auf der Bezügstemperatur
zu halten.
Der Kristall 12 ist vorzugsweise ein mit AT-Schnitt geformter Quarzkörper, der Querschwingungen ;±n der
dritten Oberwelle ausführen kann (adapted to vibrate in the third overtone shear mode), wobei die Schwingungen
in einem zentralen Bereich lokalisiert sind. Demgemäss ist der Block 15 mit einer Ausnehmung 32 oberhalb des
mittleren Bereichs der Fläche 3ο und der Block lh mit
einer öffnung 3^ versehen, durch die ein wesentlicher
Teil der anderen Fläche 36 nach aussen exponiert ist,
wobei die Ausnehmung 32 und die öffnung 32I dazu dienen,
eine Halterung zu bilden, in welcher die Oberwellenschwingung unbehindert stattfinden kann, währendxfer ■"■-■■'
Kristall in passender Weise gehaltert wird und seine
obere Flachseite 3o*in einer thermisch kontrollierten
Umgebung befindet.
Ein hier allgemein als Planar bezeichneter Kristall
braucht nicht unbedingt planparallele Flachseiten zu hab'en, sondern kann auch plankonvexe oder andere Formen
einer oder beider Oberflächen aufweisen, welche die Form
einer Schale oder eine plattenähnlichen Gestaltung haben.
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Praktisch ist ein plankonvexer Kristall vorzugsweise verwendbar, da seine Schwingungen in einem zentralen Bereich
verstärkt sind und nicht so leicht durch die Halterungsblöcke gedämpft werden wie bei einem Kristall mit planparallelen Flachseiten.
Die Fläche 36 des Kristalls 12 ist jeder beliebigen.
Umgebungsbedingung ausgesetzt, um diese zu überwachen, und kann ändere Temperaturwerte annehmen als den Bezugswert . Somit kann die exponierte Oberfläche als Überwachungsfläche für einfallende Wärme, z.B. Etrahlunr.-swr.rme , dienen,
aber auch zur überwachung von Eelastungseffekten, wie z.B.
von der Masse aufgedampfter Niederschläge. V.'enn die Frequenzverschiebung des Kristalloszillators dazu dienen soll,
die Massenbelastung (mass loading) zu messer- kann der
Wandler Io beispielsweise zur dicken Messung eines dünnen Films, zur Überwachung eines Uasserdanrfes. zu Feinstwaagen-Studien
der Beschaffenheit von Oberflächen und für viele andere Zwecke benutzt werden. Bei diesen Anwendungen ninmt
die Obei»£läeheHfcempeFafcvAF Temperatur der Oberfläche 36 Werte
an, die annähernd demjenigen der Umgebung entsprechen, der sie ausgesetzt 1st, und es wird allgemein gesprochen ein
Temperaturgradient am Kristall hervorgebracht. Dieser Temperaturgradient
ruft, wie gefunden wurde, eine lineare Xnderung der Arbeltsfrequenz des Kristallwandlers hervor
und erlaubt die Ausbildung eines Oszillatorlcreises, der
als direkt geeichtefeEinrichtung entweder für Temperaturmessung
oder für Messungen anderer physikalischer Erscheinungen benutzt werden kann, für welche die exponierte Oberfläche
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mit vernachlässigbarem oder auf einfache Welse kompensiertem Einfluss der einwirkenden Temperatur empfindlich
ist/ ■■■■■;■" ._■-■...." ; ν
Für bestimmte AT-Quarzkrlstalle zeigt Fig. 2 eine
graphische Darstellung der gegenseitigen Abhängigkeit vnn Frequenz und Temperatur für etwas voneinander abweichende Schnittwinkel und eine Arbeitsweise mit Querschwingungen
in der dritten Oberwelle. Jede der Kurven
ist bezeichnet mit der Differenz gegenüber dem Bezugsschnitt der bei 35° 0 Minuten angenommen ist.
Die Linien 38a, b} c stellen die Abhängigkeit-Frequenz-Temperatur
für die entsprechenden Kristallschnitte
bei Verwendung der Temperaturdifferenztechnik dar. Es
ist leicht zu sehen, dass diese Funktionen entweder gradlinig sind und mit gieichmässiger Steilheit verlaufen
und eine lineare Beziehung zwischen den Variablen Temperatur
und Frequenz darstellen. Obgleich sich also die Kristalle
in der klassischen Weise nicht linear verhalten und der
allgemein bekannten S-förmigen Kurvenschar entsprechen,
wenn sie gleichmässig erwärmt werden, folgen sie, wie gefunden wurde, einem linearen Gesetz, wenn sie unterschiedlich, d.h. mit einem Temperaturgradienten erwärmt werden.
Es wurde ferner gefunden, dass der Winkel oder die Steilheit der Linien 38a bis d gegenüber der Temperaturachse
eine Funktion des Ursprungswinkels des Kristallschnitts ist und dass ,bis zu diesem Ausmass Kristallschnitte mit
einem hohen.Grad von Temperaturempfindliehkeit oder nahezu
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vernachlässigbarer Temperaturempfindlichkeit (unter einem Temperaturgradienten) existieren.
Fig. 3 ist eine Einzeldarstellung eines Wandlers 4o gemäss der Erfindung, der im wesentlichen mit der Anordnung
von Fig. 1 übereinstimmt. Der Wandler 4ο eignet sich als
Mikrowaage zur Messung dünner Filmartiger Niederschläge oder aber auch als Temperaturfühler. Der Wandler 4o besteht
aus einem Gehäuse 4l mit einem hohlzylindrischen Sockel 42, der an dem einen Ende durch eine Wand 42a geschlossen
und mit einer Kappe 44 versehen ist, in der sich eine Ausnehmung befindet, um eine/» im wesentlichen
abgeschlossenen Bereich 46 zu bilden. Kappe und Sockel sind aneinander durch Gewinde auf ihrer Innen- bzw.
Aussenseite verbunden. Die Kappe 44 ist mit einem Rand 48 zur Aufnahme und zum Halten des Umfangs 49 sowie
der unmittelbar angrenzenden Teile der einen Oberfläche 4o eines Kristalls §2 versehen. Der Rand 48 endigt in
einer zentralen öffnung 53, welche den mittleren Teil
der Fläche 5o exponiert und den Umgebungseinflüssen ohne das Gehäuse zugänglich macht. ■
Ein zylindrischer Kolben 54 mit einer schalenförmlgen
Ausnehmung 55a am einen Ende 55 ist in dem Bereich 46 geführt, so dass das Ende 55 gegen die andere Flachseite 56 des Kristalls 52 gedrückt wird, derart, dass
er dessen Umfang berührt, aber den Mittelteil der Fläche
,56 frei lässt, so dass er innerhalb der Ausnehmung 55a schwingen kann. Der Kolben ist aus Aluminium hergestellt
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- Ιό - - ■
und mit einer Isolierschicht auf seiner Seitenfläche 58
versehen, um ihn gegenüber dem übrigen Teil des Gehäuses
41 zu isolieren. Das andere Ende- des Kolbens 54 ist mit
einer Bohrung 60 versehen, in die eine Feder 62 eingesetzt
und mit einer Stellschraube 64 gehalten ist. Die Feder 62 dient ebenfalls als elektrisch leitender Teil
zur Kontaktgabe zwischen dem Kolben und dem zentralen
Leiter 65 eines Koaxialleiters 66 a dessen äusserer Hohlleiter 68 mit Preßsitz in die Endwandung 42a des Sockels
eingesetzt ist. Auf diese Weise wird ein elektrischer Kontakt
mit dem Kristall 52 von dem äusseren Leiter des Koaxialkabels durch den Sockel^und die Kappe zur Oberfläche
5o hergestellt, während der andere Kontakt durch den Leiter 65^die Feder 62 und den Kolben 54 gebildet wird.
ixt- Zur Aufrechterhaltungikontrollierten Temperatur an
der Innenfläche .56 des Kristalls 52 ist eine Einrichtung
vorgesehen, die aus einer Rohrleitung 7o besteht., welche
den Sockel 42 umgibt und beispielsweise aus thermisch gut leitfähigem Metall wie Kupfer besteht und durchSilberlötung
in einer ringförmigen Ausnehmung 72 auf dem Umfang des
Sockels 42 befestigt ist. Die Rohrleitung 7ο ist mit einem Flüssigkeitsspeicher verbunden, der auf einer bestimmten
Temperatur gehalten wird, derart, dass die Bezugstemperatur an der Kristallfläche 56 aufrechterhalten wird. Ein wärmeleitfähigesi
aber elektrisch isolierendes Material wie z.B. Hiliumgäs, dient; zur Füllung des Raums innerhalb des Sockels
42, um auf diese Weise einen verstärkten Temperaturauetausch
zwischen dem Sockel 42, dem Kolben 54 und der Fläche 56
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des Kristalls zu schaffen.
Der Wandler von Fig. 3 kann dazu'benutzt werden,
um in dem Kreis von PIg. 1 als Sonde oder Fühler zur
Messung einer Temperatur oder von Materialniederschlägen tl
dienen. Zum Zweck der Messung von Materialniederschlägen
ist es zwckmässig, die Temperatureinflüsse so weit.wie
möglich zu eliminieren, was dadurch geschehen kann,
dass man einen Kristallschnitt auswählt, für den die
lineare Charakteristik der unterschiedlichen Temperatur an dem Kristall eine Neigung hat, die so nahe wie möglieh
bei Null liegt. Im Gegensatz hierzu ist zur Messung
von Temperatur eine grbsse Neigung vorteilhafts um eine
gröasere Empfindlichkeit zu erhalten.
Pig. Ί veranschaulicht einen Stromkreis mit zwei
Wandle» der In Fig. 3 gezeigten Art, deren Eigenschaften
dazu benutzt werden, eine Aus gangs frequenz im Tonfre-*
quenzbereich zu erzeugen, welche direkt der zu messenden
Variablen entspricht. Ein erster Oszillatorkreis 8o enthält einen Kristellwandler 82, der mit einem Oszillator
84 verbunden 1st, Und einen zweiten Oszillatorkreis 86
mit einem Kristaliwandler 88, der mit dem Oszillator 9ö
verbunden 1st. Beide Kristallwandler 82, 88 sind an eine
gemeinsame Temperaturquelle 92 angeschlossen, die dazu
dient, eine Bezugstemperatur für beide Wandler herzustellen.
Die Ausgangssignale der Oszillatoren 84, 9o
werden den Eingängen einer Mischstufe 9Ά zugeführt,
wo sie einander überlagert (heterodyned) rer-ien, um
eine Differenzfrequenz am Ausgang zu"bilden, vrelche
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- 12 - ■■■■..
direkt untersucht oder durch eine Ablesestufe 96 in
ein Gleichstromsignal umgewandelt werden kann.
Für den Fall der Messung unterschiedlicher Temperatur
sei angenommen, dass die Kristalle gegensätzliche Empfindlichkeit oder Ansprechsteilheit aufweisen.
Beispielsweise hat der V/andler 82 eine Steilheit von
-2 ppm/°C, während der Oszillator 88 eine Charakteristik von + 2 ppm/0C hat. Für eine gewisse Temperatur divergieren
die Ausgangsfrequenzen der Oszillatoren und ergeben,
wenn sie gemischt werden, eine Oifferenzfrequenz an der Stufe 9^s die im Tonfrequenzbereich liegt und
eine Empfindlichkeit von etwa H ppm/°C aufweist. Wenn
die Differenzfrequenz gemessen wird, wird eine Änderung
der Temperatur von etwa 0,050C-festgestellt für eine
Differenz von 1 Kz.
Das gleiche allgemeine Schema, wie es in Fig. 1J gezeigt
ist, kann auch benutzt werden, um eine Temperatureinflüssen unabhängige Vorrichtung durch Auswahl beider
Kristalle derart zu schaffen, dass die Kristalle annähernd
die gleiche Temperaturempfindlichkeit haben. Das bedeutet, jederjkann so gewählt werden, dass er eine
Empfindlichkeit von -2 ppm/0C aufweist. Wenn die zum
Exponieren dienende Cffnung 82a des Kristallwandlers
mit einer: Kaske versehen wird, iirc Niederschläge darauf
zu verhindern, während die andere Öffnung 68a gegenüber
der Umgebung exponiertwird, so reflektiert die Ausgangstonfrequenz
nur die Änderung der Vibrationsfrequenz
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des exponierten Kristalls, und der Effekt,der durch Temperaturänderungen
hervorgebracht wipd, welche vorkommen können, wird abgeglichen oder kompensiert, weil beide
Kristalle linear in der gleichen Weise beeinflusst . werden.
9Ö9882/1306
Claims (1)
- Patentansprüche"1.7 Verfahren zur Erzielung einer linearen Änderung der Arbeitsfrequenz eines kristallgesteuerten Oszillators mit der Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche des Kristalls auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten1: wird, während zugleich die Temperatur der anderen Fläche derart geändert wird, dassdie Bildung eines Temperaturgradienten "-zwischen-,den Kristallflachen verursacht wird. ".-■-.2. Anordnung eines Kristallwandlers zur Verwendung in einem nach dem Verfahren gemäss Anspruch Γ zu betreibenden Oszillatorkreis, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall in einer Fassung gehaltert ist, Vielehe mechanische Schwingungen des Kristalls gestattet und eine Öffnung aufweist, durch welche die eine Kristallfläche gegenüber der äusseren Umgebung exponiert ist, so dass sie deren Zustand ab fühlen kann, dass ferner die elektrisch wirksamen Flächen des Kristalls mit elektrischen Anschlüssen versehen sind, und dass eine andere Kristallfläche mit einer Vorrichtung versehen ist, die dazu dient, sie auf einer bestimmten Temperatur zu halten, so dass mindestens an Teilen des Kristalls ein Temperaturgradient gebildet wirdy der eine lineare Frequenzverschiebung der natürlichen Arbeitsfrequenz in Abhängigkeit von Änderungen des Temperaturgradienten bewirkt.-"..■■.- ■■■"■'- . ■ . ' ■ .'■■■"■■ ■.-'-■■"■ - - - "■' - ν - .-»3. Kristallwandleranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall eine mit AT-Schnitt909882/1300^« ιhergestellt» Quarzplatte mit planparallelen Flächen Ist, zwischen denen der Temperaturgradient gebildet wird.1J. Kristallwandleranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet^ dass der Kristall eine Quarzplatte mit AT-Schnitt Ist, die so ausgewählt ist, dass die Frequenzverschiebung in Abhängigkeit vom Temperaturgradienten zwischen ihren Flächen annähernd gleich Hull Ist, so dass die Auswirkungen der Umgebungsbedingungen, denen Teile des Kristalls ausgesetzt sind, unabhängig von den Temperauteinflüssen sind.5. Kristallwandieranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass derKristall eine Quarzplatte mit AT-Schnitt ist, die so ausgewählt ist, dass sie eine grosse Frequenzverschiebung in Abhängigkeit vom Temperaturgradienten zwischen Ihren Flächen aufweist, so dass der Wandler linear auf Änderungen der Umgebungstemperatur anspricht, welche den Temperaturfradienten hervorrufen.6. Kristallwandleranordnung: nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch zwei kristallge-Bteue.rte Oszillatprkreise mit je einem Kristallwandler, dessen aktive Flächen mindestens sum Teil mit Anschlüssen für einen elektrischen Stromkreis versehen sind, wobei jeweils der Kristall in einer Fassung gehälter 1st, welche mechanische Schwingungen des Kristalls gestattet und eine öffnung zum selektiven Exponieren mindestens einer Kristallfläche gegenüber einer Umgebungsbedingüng «weeks deren Abfühlung aufweist, wobei fernerelektrische9098 82/130:6-:- "16. - ■.. ■.-■■: -Anschlüsse an den elektrisch aktiven Flächen des Kristalls; · angebracht sind und wobei schliesslich eine Vorrichtung _ · zum Halten mindestens einer Kristallfläche auf einer· vorbestimmten Temperatur vorhanden ist, so dass-Temperatur-'.-■"gradienten gebildet werden, die eine lineare Verschiebung der natürlichen Arbeitsfrequenz gegenüber Änderungen des . Temperaturgradienten verursachen, und dass eine zur Aufnahme der Ausgangssignale der beiden Oszillatoren dienende "Mischstufe vorgesehen"ist, die zur gegenseitigen überlagerung dieser Signale dient, wobei die so gebildete DIfferenzfre- , quenz als Mass für die Differenz der Umgebungsbedingung dient, denen,· die Kristalle ausgesetzt sind. ' - '■7"» Kristallwandleranördnung nach Anspruch 6, dadurch • gekenzeichnet, dass die beiden Kristalle so ausgewählt sind, dass sie die gleiche Temperaturabhängigkeit aufweisen;, und dass einer von ihnen wahlweise einerzu messenden Umgebnngsbedingungeft ausgesetzt ist, während der andere nur von der Temperatur der gleichen Umgebung beeinflusst ist* so dass die Temperatureinflüsse beim Aüsgangssignal der . Mischstüfe beseitigt sind.3. Kristallwandleranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kristalle so ausgewählt sind, dass sie eine Temperaturabhängigkeit mit Temperäturgradienten von unterschiedlicher Steilheit aufweisen, so dass die Exponierung der Flächen beider Kristalle gegenüber • einer von der Bezugstemperatur unterschiedlichen Umgebungstemperatur eine lineare Differenz des Ausgangssignals' : -..-, 909882/1306 ■·der Oszillatorkreise ergibt, welche direkt proportional der Differenz zwischen Bezugstemperatur und Umgebungstemperatur ist.9. Kristallwandleranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steilheiten der Gradienten der Temperaturempfindlichkeit entgegengesetzte Vorzeichen habenk ...10. Kristallwandleranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeichnet durch die Verwendung mindestens eines piezoelektrischen, allgemein planaren Kristalls mit zwei, in einem. Abstand voneinander befindlichen Flächen, zu dessen Halterung ein Gehäuse dient, in welchem der Kristall mit einer seiner Flachseiten anliegt, wodurch ein elektrischer Kontakt hergestellt wird, und das eine öffnung aufweist, durch welche die Kristallfläche der äusseren, abzufühlenden Umgebung exponiert wird, während ferner in dem Gehäuse eine Vorrichtung vorgesehen ist, die den Kristall gegen seine Anlagefläche drückt, so dass eine mechanische Schwingungen des Kristalls gestattende Halterung gebildet und gleichzeitig ein elektrischer Kontakt mit der zweiten Kristallfläche gebildet wird, wobei das Gehäuse und die Druckvorrichtung elektrisch voneinander isoliert sind und die zweite Kristallfläche auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird, während die Temperatur der der äusseren Umgebung exponierten Fläche sich mit der Umgebungstemperatur ändern kann.9 09882/1306-18 - ■. . V. ■„:■11. Kristallwandleranordnung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall eine Quarzplatte mit AT-Schnitt ist, die mit der dritten Oberschwingung vibrieren kann.12. Kristallwandleranordnung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall plan-konvex ausgebildet ist.908882/130 6
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Cited By (2)
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- 1969-06-24 DE DE19691931883 patent/DE1931883A1/de active Pending
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GB1229505A (de) | 1971-04-21 |
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