DE2600256A1 - Quarzthermometer - Google Patents
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Description
753 PFORZHEIM. (west-Germany)
WESTLICHESIiAMLEOPOLDPLATZ)
_ TEL. (07231)102200
Centre Electronique Horloger S.A. Neuchätel
Quarzthermometer
Die Erfindung bezieht sich auf ein Quarzthermometer mit einem ersten, eine Bezugsfrequenz liefernden Quarzoszillator und
einem zweiten eine temperaturabhängige Frequenz liefernden Quarzoszillator, sowie mit einer beide Frequenzen vergleichenden
Anordnung. Die von dem ersten Oszillator gelieferte Frequenz dient als Bezugs- oder Vergleichsfrequenz und wird
von>ider Vergleichsanordnung mit der von dem zweiten Oszillator
erzeugten Frequenz verglichen, die einen merklichen Temperaturgang aufweist.
Quarzthermometer, die zwei verschiedene Schwingquarze aufweisen,
sind bekannt? dabei hat der eine Schwingquarz nur einen sehr niedrigen Temperaturkoeffizienten oder ist an einer Stelle
angeordnet, die keiner Temperaturänderung unterworfen ist; dieser erste Schwingquarz ist dazu bestimmt, eine konstante Frequenz
zu erzeugen. Der andere Schwingquarz verfügt über einen merklichen linearen Temperaturkoeffizienten und ist dazu bestimmt,
eine Frequenz zu erzeugen, die sich als Funktion der Temperatur ändert. Ein solches Quarzthermometer
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ORIGINAL INSPECTED
ist beispielsweise beschrieben in der Veröffentlichung "Quartz Crystal Thermometer" von W.H. Wade u.a., veröffentlicht in der
Zeitschrift "The Review of Scientific Instruments", Band 33,
Nummer 2, Februar 1962, auf den Seiten 212 und 213; eine andere
Veröffentlichung läßt sich dem Artikel "Quartz Crystal
Thermometer for Measuring Temperature Deviations in the 10 to 1O~ 0C Range" entnehmen, die in der gleichen Zeitschrift
Band 34, Nummer 3, März 1963, Seiten 268 ff. von W.L. Smith u.a. veröffentlicht worden ist.
Die Notwendigkeit, bei diesen bekannten Quarzthermometern zwei Schwingquarze verwenden zu müssen, führt zu einem beträchtlichen
Aufwand, einem erhöhten Raumbedarf und zu einem hohen Preis. Die Gestehungskosten erhöhen sich dann noch weiter, und
zwar auf Grund des Umstandes, daß der bei solchen Thermometern
verwendete Schwingquarz einen Spezialschnitt haben muß, der sonst sehr wenig verwendet und daher schwierig und nur mit hohen
Kosten erhältlich ist; außerdem muß die Frequenz der beiden verwendeten Schwingquarze getrennt eingestellt werden.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Thermometer besteht darin, daß dann, wenn der die Bezugsfrequenz erzeugende Quarz in der
Nähe des Thermometerquarzes angeordnet ist, die entsprechende Sonde eine große thermische Trägheit und ein großes Volumen aufweist.
Darüber hinaus verfälscht ein Temperaturunterschied zwischen den beiden Schwingquarzen die Messung. Befindet sich jedoch der
Bezugsquarz außerhalb der zu messenden Umgebung, dann sind die sich auf die beiden Quarze auswirkenden Störeffekte unterschiedlich
und die Messung kann aus diesem Grund verfälscht werden. Unter diesen Umständen kann eine thermostatische Temperaturregelung
für den Bezugsquarz notwendig werden. Ferner altern auch die beiden verwendeten Schwinquarze unabhängig
voneinander? die sich hieraus ergebenden Fehler sind kumulativ.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und die Nachteile der bekannten Quarzthermometer zu
beseitigen, d.h. ein Quarzthermometer zu schaffen, welches hoch-präzise auch bei Alterung seiner Elemente ist, einen geringen
Raumbedarf besitzt und preiswert hergestellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Quarzthermometer und besteht darin,
dass das Thermometer einen einzigen Schwingquarz aufweist, der zumindest zwei, an je einen der beiden Oszillatoren angeschlossene
Elektrodenpaare trägt und gleichzeitig in zwei verschiedenen, mechanisch nicht miteinander gekoppelten
Schwingungsformen einerseits auf der Bezugsfrequenz schwingt, wobei jedes der beiden Elektrodenpaare mit je einer der beiden
Schwingungsformen piezoelektrisch stark gekoppelt und von der
anderen völlig entkoppelt ist.
Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Quarzthermometer eine kreisförmige oder viereckige bzw. rechteckförmige
Platte vom AT- oder BT-Schnitt, die entweder nur auf einer ihrer Grossflächen oder auf beiden Grossflächen zur
Bildung der Elektroden metallisiert ist.
Ein solches, einen einzigen Schwingquarz umfassendes Quarzthermometer
weist einen geringeren Raumbedarf als ein Thermometer mit zwei getrennten Schwingquarzen auf und ist wesentlich genauer.
Die beiden miteinander zu vergleichenden Frequenzen werden darin von einem Element bestimmt, auf welches sich notwendigerweise
sämtliche Ausseneinflüsse und die Alterung in identischer Weise auswirken. Ein solches erfindungsgemässes
Quarzthermometer benötigt keinen Thermostat, es ist wesentlich
einfacher aufgebaut und kostensparender herzustellen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
und in diesen niedergelegt.
Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen näher
erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine nur auf einer
Grossflache metallisierte kreisförmige Quarzscheibe, die zur Bildung eines Quarzthermometers mit Oszillatorkreisen
elektrisch verbunden ist,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Quarzplatte in rechteckiger Form mit Metallisierung auf beiden Grossflächen,
die Figuren 3A und 3B
zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer auf beiden Flächen metallisierten Quarzplatte von oben und von unten,
und die
Figuren 4A und 4B
zeigen entsprechend den Darstellungen der Figuren 3A und 3B Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer auf beiden Flächen metallisierten Quarzplatte/ wie sie in dem erf indungsgemässen Quarzthermometer
Verwendung findet,
Fig. 5 zeigt schließlich in Form eines Diagramms das Verhältnis von Thermometerfrequenz zur Bezugsfrequenz als Funktion
der Temperatur bei einem erfindungsgemäßen Quarzthermometer .
In dem in Fig. 1 gezeigten Schaltschema einer Grundschaltung für das vorliegende Quarzthermometer ist eine Quarzscheibe 1
mit vier Elektroden 2,3,4 und 5 ausgestattet, die symmetrisch entlang der Randkante der Quarzscheibe angeordnet sind. Die
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Elektroden 2 und 3 sind elektrisch mit einem ersten Oszillator
6 verbunden, der auf Grund seiner Verbindung mit dem Quarzkristall
eine Vergleichs- oder Bezugsfrequenz erzeugt. Die Elektroden 4 und 5 sind elektrisch mit einem zweiten Oszillator
7 verbunden, der, wiederum auf Grund seiner Verbindung mit dem Quarzkristall, die Thermometerfrequenz liefert. Die Oszillatoren
6 und 7 können von üblicher Art und üblichem Aufbau sein.
Zur Temperaturmessung wird die von dem Oszillator 6 gelieferte Bezugsfrequenz als Zeitbasis für einen Zähler verwendet, der
die Thermometerfrequenz mißt und verarbeitet. Die Anzeige des Zählers ergibt dann in bekannter Weise ein Mass für die jeweilige
Temperatur (sh. z.B. den Artikel von D.L. HAMMOND U.A. BENJA-MINSON
"The crystal resonator a digital transducer" in "IEEE Spectrum, April 1969, S. 53-58).
Die in Fig. 1 gezeigte Quarzscheibe 1 ist von kreisrunder Form und auf einer ihrer Hauptflächen metallisiert. Fig. 2
zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer geeigneten Quarzplatte 1 t die bei diesem Ausführungsbeispiel rechteckförmig
oder viereckig ausgebildet und auf ihren beiden Grossflächen metallisiert ist. In diesem letzteren Fall sind vier Elek troden
2', 3*, 4'und 5* vorgesehen, die symmetrisch um den
Rand der Quarzscheibe 1 angeordnet sind. Jede Elektrode besteht aus zwei metallisierten Teilen, von denen der eine auf der oberen
und der andere auf der unteren Fläche der Quarzplatte angeordnet sind; diese beiden Teile sind elektrisch miteinander
verbunden. Eine solche Verteilung und Anordnung der Elektroden sorgt für eine bessere elektromechanische Kopplung, als
sie mit der in Fig. 1 gezeigten Elektrodenanordnung erzielt werden kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Quarz 1 um eine Quarzplatte mit AT- oder BT-Schnitt mit
den Hauptrichtungen X, Y1 und Z1; die Hauptrichtungen Y1 und
Z1 sind dabei gegenüber der mechanischen Achse Y bzw.
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gegenüber der optischen Achse Z des Quarzkristalls jeweils um einen bestimmten Winkel θ um die elektrische
Achse X gedreht. Bei einer Quarzscheibe mit AT-Schnitt beträgt der Winkel θ 35°15'. Für eine Quarzscheibe
mit BT-Schnitt beträgt θ -49°. Diese Werte können der Veröffentlichung "Quartz vibrators and their applications"
von Pierre Vigoureux, herausgegeben von "His Majesty's Stationary Office", London, 1950, entnommen werden.
Analog der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung sind auch die Elektroden 2 · und 31 mit dem ersten Oszillator 6 und
die Elektroden 41 und 5' mit zweiten Oszillator 7 verbunden.
Die beiden Elektroden 2,3 von Fig. 1 oder 2',3' von Fig. 2
liegen einander in der Richtung Z1 der Quarzplatte 1 gegenüber
und erzeugen bei Anliegen einer Spannung zwischen diesen Elektroden ein Hauptfeld E , in der Z'-Richtung. Die beiden Elektroden
4,5 (Fig.l) oder 4',5' (Fig.2) liegen einander in Richtung
der X-Achse der Quarzplatte 1 gegenüber und erzeugen bei Anliegen einer Spannung zwischen diesen Elektroden ein Hauptfeld E
in der X-Richtung.
Bei den beideiv-Schwingungsformen des Quarzes 1 handelt es
sich um Dickenscherschwingungsformen, die mit Y1X und Y1Z' bezeichnet
sind. Beide Schwingungsformen sind in der Veröffentlichung
"Parallel Field Excitation of Thickness Modes of Quartz Plates" von R. Bechmann beschrieben, veröffentlicht in den
"Proceedings of 14th Annual Symp. On Frequency Control", 1960
S. 68. Die beiden (unterschiedlichen) Frequenzen hängen vom gleichen physischen Parameter, und zwar der Dicke der Quarzplatte ab, was ihr Verhältnis von den anderen Abmessungen der
Quarzplatte unabhängig macht.
Die erläuterte Elektrodenanordnung erlaubt die gleichzeitige
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Erregung zweier zueinander senkrechter elektrischer Felder E , und E . Die gleichzeitige (fegenwart zweier Elektrodengruppen
(2, 3 und 4, 5) erzeugt nur eine vernachlässigbare Störung des elektrischen Feldes. Tatsächlich erregt das elektrische Feld
E , ,welches die Bezugsfrequenz induziert, nicht die Y1X-Schwingungsform;
in entsprechender Weise wird von dem elektrischen Feld E , welches die Thermometerfrequenz induziert, die
Ji
Schwingungsform Y1Z' nicht erregt. Darüber hinaus sind beide
Schwingungsformen Y1X und Y1Z1, bei denen es sich in beiden
Fällen um Dickenscherschwingungsformen handelt, mechanisch nicht gekoppelt.
Sind die Schwingungsamplituden nicht zu groß, dann ist eine störungsfreie Ober lagerung mechanischer Wellen möglich/ so dass
eine gleichzeitige Erregung von verschiedenen Schwingungen im
gleichen Quarzvolumen auf zwei verschiedenen Frequenzen erfolgen kann.
Die beiden vorerwähnten Ausführungsformen eines Schwingquarzes 1 weisen das gleiche Verhalten wie zwei verschiedene und voneinander
getrennte Schwingquarze auf, daher kann ein solcher, nach erfindungsgemäßen Grundlagen ausgebildeter Schwingquarz
auch in vorteilhafter Weise die bisher bei Quarzthermometern verwendeten beiden Schwingquarze ersetzen.
Als Beispiel seien im folgenden einige Abmessungen und Daten eines erfindungsgemässen Schwingquarzes angegeben.
Die Quarzplatte 1-von Fig. -1 ist beispielsweise-
-4 vom AT-Schnitt und hat eine Dicke von 2.10 m. Der Schwingquarz ist in der Lage, zwei Frequenzen zu erzeugen,
und zwar eine bei 8,3.10 Hz, deren Temperaturkoeffizient - 0f1.10"6/°C beträgt und eine weitere Frequenz bei 9,5.1O6 Hz,
deren Temperaturkoeffizient bei -3O.1O~ /0C liegt; diese beiden
Frequenzen entsprechen dann jeweils der Bezugsfrequenz und der Thermometer frequenz. Der diagrammäßigen Darstellung der
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Fig. 5 läßt sich ein experimentell ermittelter Kurvenverlauf entnehmen, der das Verhältnis der beiden Frequenzen als Funktion
der Temperatur angibt.
Fig. 5 zeigt so eine graphische Darstellung des Frequenzverhältnisses
der Thermometerfrequenz zur Bezugsfrequenz als Funktion der Temperatur, und zwar im Bereich zwischen etwa
-10 bis 5O°C, was dem Verwendungsbereich des beispielsweise angegebenen Quarzthermometers entspricht.
Wenn die Messung jeweils eine Sekunde dauert, dann liegt der minimale Meßfehler für die Messung der Thermometerfrequenz
von 9,5.10 Hz bei 1 bis 2 Hz, dies entspricht einem Temperaturfehler
von 3.10 0C. Ein solches Thermometer läßt sich daher außerordentlich empfindlich ausbilden.
Der Darstellung der Figuren 3A und 3B läßt sich ein weiteres Ausführungsbeispiel einer für ein solches Quarzthermometer verwendbaren
Quarzplatte 1 entnehmen. Die beiden Schwingungsformen
sind Dickenscherschwingungen,und zwar handelt es sich um unterschiedliche
Anharmonische der Schwingungsform Y1X. Die eine
rechteckige Form aufweisende Quarzplatte 1 ist vom AT-Schnitt und auf ihren beiden Grossflachen metallisiert. Während
bei den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen
die aktive Zone im mittleren Bereich der Quarzplatte keine Metallisierung trägt, weist die in den Figuren 3A und 3B
beschriebene Ausführungsform auf jeder der Grossflächen zwei
schwimmende, d.h. an kein bestimmtes Potential gebundene, jeweils elektrisch miteinander verbundene Elektroden auf, und
zwar Elektroden 13 und 15 einerseits und Elektroden 9 und 11 andererseits. Desweiteren sind auf der oberen Fläche der Quarzplatte 1 zwei Elektroden 8 und 10 jeweils gegenüber
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den Elektroden 13 und 15 angeordnet. In entsprechender Weise sind auf der unteren Fläche der Quarzplatte 1 zwei weitere
Elektroden 12 und 14 jeweils gegenüber den schwimmenden Elektroden
9 und 11 angeordnet.
Eine sogenannte "Serienkopplung" wird dann auf folgende Weise erzielt:
Die Elektroden 8 und 10 der oberen Fläche sind mit den beiden Anschlußklemmen des Oszillators 6 verbunden. Das von den Elektro
den 8 und 11 erzeugte Feld Εγ, liegt in Gegenphase zu dem
Feld Εγ, ,welches von den Elektroden 9 und 10 erzeugt wird.
Die verwendete Schwingungsform, die als "TT"-Schwingungsform
(Thickness Twist) bezeichnet wird, entspricht der ersten ungeraden Harmonischen der Dickenscherschwingung nach Y'f der
ersten ungeraden Harmonischen nach X und der ersten geraden Harmonischen nach Z'. Diese Schwingungsform wird von den bei
den Zonen des elektrischen Feldes erregt und liefert über den Oszillator 6 die Bezugsfrequenz.
Die Elektroden 12 und 14 der unteren Grossf lache der Quarzplatte sind mit den beiden Anschlußklemmen des Oszillators 7
verbunden. Das von den Elektroden 12 und 13 erzeugte elektrische Feld Εγι liegt in Gegenphase zu dem elektrischen Feld Εγι,
welches von den Elektroden 14 und 15 erzeugt wird. Die hierbei
verwendete Schwingungsform, die sogenannte "TS"-Schwingungsform (Thickness Shear), entspricht der ersten ungeraden
Harmonischen der Dickenscherschwingung nach Y1, der ersten
geraden Harmonischen nach X und der ersten ungeraden Harmoni schen nach Z1. Diese Schwingungsform wird von den beiden
Zonen des elektrischen Feldes erregt und liefert über den Oszillator 7 die Thermometerfrequenz.
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Schließlich ist in den Figuren 4A und 4B ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer auf ihren beiden Grossflächen metallisierten Quarzscheibe 1 angegeben. Die obere Fläche, die in Fig. 4A
gezeigt ist, trägt vier Elektroden 8*, 13', 10* und 15', die axialsymmetrisch
mit Bezug auf die Hauptachse der Quarzscheibe angeordnet sind.
Die untere Fläche weist ebenfalls vier Elektroden 9*, 12*, 11' und
14'auf, die in einer der oberen Fläche ähnlichen Art auf dieser
verteilt sind. Mit dieser Anordnung wird eine sogenannte "Parallelkopplung11 wird wie folgt realisiert:
Die Elektroden 8' und 9 sind mit der einen Anschlußklemme des Oszillators 6 und die Elektroden 10 und 11 mit der anderen Anschlußklemme
des gleichen Oszillators verbunden. Die Elektroden 12* und 15* sind mit der einen Anschlußklemme des Oszillators 7
und die Elektroden 13* und 14'mit der anderen Anschlußklemme
dieses Oszillators verbunden. Die Geometrie der elektrischen Felder ist dem mit Bezug auf die Figuren 3A und 3B beschriebenen
Ausführungsbeispiel ähnlich, d.h., daß die Elektroden 81
und 11* einerseits und die Elektroden 9* und 101 andererseits die
sogenannte TT-Schwingungsform und die Elektroden 12'und 13*
einerseits und 14*und 15 andererseits die sogenannte TS-Schwingungsform
erregen.
Die Elektroden 81 bis ll'erzeugen ein elektrisches Feld in den Bereichen
starker Beanspruchung hinsichtlich der TT-Schwingungsform . Dieses Feld ist symmetrisch mit Bezug auf die
X-Achse und symmetrisch mit Bezug auf die Z'Y'-Ebene. Das
Feld erregt die TT-Schwingungsform, die die gleichen Symmetrien aufweist, erregt jedoch nicht die TS-Schwingungsform.
Die Elektroden 121 bis 15* erzeugen hingegen ein Feld in den
Bereichen starker Beanspruchung für die TS-Schwingungsform.
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Dieses Feld ist symmetrisch mit Bezug auf die XY1 Ebene
symmetrisch mit Bezug auf die Z'-Achse. Das Feld erregt daher
die TS-Schwingungsform, die die gleichen Symmetrieverhältnisse aufweist, erregt jedoch nicht die TT-Schwingungsform.
Die beiden diesen Schwingungsformen entsprechenden Frequenzen sind unterschiedlich und weisen einen unterschiedlichen
Temperaturkoeffizienten auf. Eine mechanische Kopplung zwischen den beiden Schwingungsformen tritt nicht auf.
Grundsätzlich genügt es daher zur Bildung eines erfindungsgemäßen Quarzthermometers, gleichzeitig in dem gleichen Quarzvolumen
zwei unterschiedliche Schwingungsformen anzuregen, die
zwei unterschiedliche Frequenzen mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften liefern. Dazu ist einerseits ein geeigneter
Quarzblock zu wählen und andererseits die Anordnung der Elektroden so zu treffen, dass zwei verschiedene Schwingungsformen getrennt angeregt werden. Was die Quarzauswahl betrifft,
kommen beispielsweise auch als Längsbiegungsschwinger arbeitende Schwingstäbe oder als Flächenscher- oder Dickenscherschwinger
arbeitende Scheibchen in Betracht, die einen über der Frequenz linearen Temperaturkoeffizienten nahe Null haben.
Darüber hinaus weiss man, dass jeder Quarzblock über eine grosse Anzahl von Resonanzmöglichkeiten bei unterschiedlichen
Frequenzen verfügt, die jeweils unterschiedliche thermische Eigenschaften haben.
Abgesehen von der Verwendung als Präzisionsthermometer, beruht
eine weitere Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Quarζthermometers aif der Fähigkeit, bei einem Präzisionsoszillator
die Schwingfrequenz zu stabilisieren. Hierzu wird der Schwingquarz in eine thermostatgeregelte Umgebung eingebracht;,
seine nur gering von der Temperatur abhängende Frequenz wird
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als Bezugsfrequenz für den Präzisionsoszillator verwendet. Die andere, stark von der Temperatur abhängige Frequenz dient
dann zur Messung dieser Temperatur und stabilisiert mit Hilfe einer weiteren Regelschaltung die Thermostattemperatur und
damit den Quarz selbst.
Die Erfindung ermöglicht die Herstellung eines hochpräzisen Quarzthermometers aus wenigen Einzelteilen auf engstem Raum
und zu niedrigen Kosten, verglichen mit den bekannten Quarzthermometern. Da nur ein einziger Quarz verwendet wird, beeinflussen
Störeffekte und Alterung des Quarzes beide Schwingungsformen in gleicher Weise, was dazu beiträgt, die Präzision
eines solchen Quartz thermometers beträchtlich zu verbessern. Andererseits ist es, da das Frequenzverhältnis von der Quarzdicke unabhängig ist, nicht erforderlich, dann, wenn lediglich
die Temperatur gemessen werden soll, die von dem Quarz abgegebenen Frequenzen präzise einzustellen, so dass sich auch
hierdurch die Herstellungskosten reduzieren lassen.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Gestehungskosten eines solchen
Quarz thermometers sich durch die Wahl der Kopplung und der Form des elektrischen Feldes reduzieren lassen, was die Metallisierung
nur einer einzigen Hauptfläche des Quarzes ermöglicht? dies ergibt eine wesentliche Vereinfachung des Herstellungsvorgangs.
Da darüberhinaus Quarzscheiben mit in der Industrie üblichen AT- oder BT-Schnitten Verwendung finden, ist auch diesbezüglich
der Gestehungspreis niedrig.
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Claims (8)
1.) Quarzthermometer mit einem ersten, eine Bezugsfrequenz
liefernden Quarzoszillator und einem zweiten, eine temperaturabhängige Frequenz liefernden Quarzoszillator, sowie
mit einer beide Frequenzen vergleichenden Anordnung, dadurch gekennzeichnet, dass es einen einzigen Schwingquarz
(1) aufweist, der zumindest zwei, an je einen der beiden Oszillatoren (6,7) angeschlossene Elektrodenpaare (2,3 j
4,5) trägt und gleichzeitig in zwei verschiedenen, mechanisch nicht miteinander gekoppelten Schwingungsformen
einerseits auf der Bezugsfrequenz und andererseits auf der temperaturabhängigen Frequenz schwingt, wobei jedes der
beiden Elektrodenpaare mit je einer der beiden Schwingungsformen
piezoelektrisch stark gekoppelt und von der anderen völlig entkoppelt ist.
2. Quarz thermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der verwendete Schwingquarz eine Platte (1) vom AT- oder BT-Schnitt ist.
3. Quarzthermometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Elektroden des ersten Elektrodenpaares (2,3 ; 2',3')
einander in Richtung der Z'-Achse der Quarzplatte gegenüberliegen
und mit dem die Bezugsfrequenz liefernden Oszillator (6) verbunden sind und dass die Elektroden des zweiten
Elektrodenpaares (4,5 ; 4',5') einander in Richtung der
X-Achse der Quarzplatte gegenüberliegen und mit dem die temperaturabhängige Frequenz liefernden Oszillator (7)
verbunden sind.
4. Quarzthermometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
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dass die Quarzplatte (1) auf einer einzigen Grossfläche metallisiert ist und die Elektroden (2, 3, 4, 5) entlang
des Plattenrandes angeordnet sind, wobei im mittleren Bereich eine aktive Zone nicht metallisiert ist.
5. Quarzthermometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Quarzplatte (1) auf beiden Grossflächen metallisiert ist und die Elektroden (21, 3', 4', 5') entlang
des Plattenrandes angeordnet sind, wobei im mittleren Bereich eine aktive Zone nicht metallisiert ist und jede
Elektrode von zwei einander gegenüberliegenden, jeweils auf der einen und auf der anderen Grossfläche angebrachten
und elektrisch miteinander verbundenen metallisierten Teilen gebildet ist.
6. Quarzthermometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Quarzplatte (1) auf beiden Grossflächen metallisiert ist und die Elektroden (8bis 15, 8'bisl5·) so
angeordnet und elektrisch verbunden sind, dass gleichzeitig eine Dickentorsionsschwingung Y1X und Dickenscherschwingung
Y1X erregt wird, wobei beide Schwingungen auf verschiedenen,
anharmonischen Frequenzen erfolgen.
7. Quarzthermometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Quarzplatte (1) ein erstes Elektrodenpaar (8,10) aufweist, das auf ihrer einen Grossfläche aufgebracht ist
und von zwei einander in Richtung der Z'-Achse gegenüberliegenden
Elektroden gebildet ist, die an den die Bezugsfrequenz liefernden Oszillator (6) angeschlossen sind,
dass die Quarzplatte (1) ein zweites Elektrodenpaar (12, 14) aufweist, das auf ihrer anderen Grossfläche aufgebracht ist
und von zwei einander in Richtung der X-Achse gegenüberliegenden Elektroden gebildet-ist, die an den die
temperaturabhängige Frequenz liefernden Oszillator (7) angeschlossen sind und dass die Quarzplatte (1) ferner vier
schwimmende Elektroden (9, 11, 13, 15) aufweist, von denen je zwei auf jeder der Grossflächen der Platte (1) aufgebracht
sind und miteinander elektrisch verbunden sind, wobei jede
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der schwimmenden Elektroden einer entsprechenden Elektrode des ersten bzw. zweiten Elektrodenpaares in Richtung der
Y'-Achse gegenüberliegt.
8. Quarzthermometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Quarzplatte (1) ein erstes Elektrodenpaar (81, 10')
aufweist, das auf ihrer einen Grossfläche aufgebracht ist und von zwei einander in Richtung der Z'-Achse gegenüberliegenden
Elektroden gebildet ist, die an den die Bezugsfrequenz liefernden Oszillator (6) angeschlossen sind,
dass die Quarzplatte (1) ein zweites Elektrodenpaar (12*, 14') aufweist, das auf ihrer anderen Grossfläche aufgebracht
ist und von zwei einander in Richtung der X-Achse gegenüberliegenden Elektroden gebildet ist, die an den die
temperaturabhängige Frequenz liefernden Oszillator (7) angeschlossen sind, dass die Quarzplatte (1) ein drittes
Elektrodenpaar (13, 15') aufweist, das auf der gleichen Grossfläche wie das erste Elektrodenpaar aufgebracht ist,
wobei jede Elektrode des dritten Elektrodenpaares einer Elektrode des zweiten Elektrodenpaares in Richtung der
Υ1-Achse gegenüberliegt und elektrisch mit der anderen
Elektrode des zweiten Elektrodenpaares verbunden ist und dass die Quarzplatte (1) schliesslich ein viertes Elektrodenpaar
(91, 11') aufweist, das auf der gleichen Grossfläche
wie das zweite Elektrodenpaar aufgebracht ist, wobei jede Elektrode des vierten Elektrodenpaares einer Elektrode des
ersten Elektrodenpaares in Richtung der Y'-Achse gegenüberliegt
und elektrisch mit der anderen Elektrode des ersten Elektrodenpaares verbunden ist.
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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