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 Oszillators

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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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BAD OBKMNALc
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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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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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.
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Claims (1)

  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.
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    3. Kristallwandleranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall eine mit AT-Schnitt
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    hergestellt» 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 fernerelektrische
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    -:- "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.
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    -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.
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DE19691931883 1968-06-27 1969-06-24 Verfahren und Anordnung zur Erzielung einer linearen AEnderung der Arbeitsfrequenz eines kristallgesteuerten Oszillators Pending DE1931883A1 (de)

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