DE441628C - Piezo-elektrischer Schwingungserzeuger - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM II. MÄRZ 1927

REICH S PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 a⁴ GRUPPE 8

(J 27615 VW/ara*)

International General Electric Company in Schenectady, V. St. A.

Piezoelektrischer Schwingungserzeuger. Patentiert inTDeutsehen Reiche vom 7. März 1926 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 14. Juli 1925 beansprucht.

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Schwingungserzeuger.

Der piezo-elektrische Schwingungserzeuger

besteht bekanntlich aus einem Quarzkristall, der die Eigenschaft hat, mechanische Energie

in elektrische Energie umzuwandeln und umgekehrt. Da bei der Schwingung des Kristalls mechanische Resonanz auftritt, wenn die Frequenz des elektrostatischen Wechselfeldes der Geschwindigkeit der auf denKristall

Claims (1)

1. wirkenden Druckänderungen entspricht, kann man den Kristall zum Aussieben von Frequenzen benutzen. Hierbei treten jedoch Schwierigkeiten auf, die durch die Dämpfung der Elektroden hervorgerufen werden.

   Die freie Schwingungsperiode eines piezoelektrischen Schwingungserzeugers wird im wesentlichen durch die Abmessungen des Kristalls bedingt, hängt aber auch etwas von to seinen Betriebsbedingungen ab. Wenn man den Kristall frei in der Luft aufhängen könnte, würde die ihn umgebende Luft genau so schwingen, als ob sie ein Teil des.Kristalls wäre. Die Resonanzfrequenz des Kristalls würde unter diesen Bedingungen im wesentlichen von seinen Abmessungen abhängen und weniger von der Dichtigkeit und Elastizität der mit den Kristallflächen schwingenden Luft.

   Nun muß der Kristall natürlich irgendwie gelagert und gegen Dunst und Feuchtigkeit geschützt werden. Änderungen in der Lage und Ausbildung des Gehäuses rufen wahrscheinlich Änderungen der Resonanzfrequenz hervor. Diese Änderungen sind nicht wesentlich bei niedrigen Frequenzen, werden aber von großer Wichtigkeit bei Frequenzen von einer Million und mehr. Nun ist gerade bei diesen Frequenzen die Verwendung eines piezo-elektrischen Schwingungserzeugers sehr erwünscht. Bei diesen kurzen Wellen ist die Konstanz der Resonanzfrequenz äußerst wichtig aus dem Grunde, daß eine Änderung von. weniger als ein Prozent schon genügt, um den Schwebungston eines Überlagerungsempfängers ganz aus dem Hörbarkeitsbereich zu bringen.

   Durch die vorliegende Erfindung wird dieser Nachteil beseitigt.

   Die Erfindung ist auf der Zeichnung in fünf Abbildungen dargestellt.

   Abb. ι und 2 zeigen eine piezo-elektrische Vorrichtung im Querschnitt und im Grundriß. ~

   Abb. 3 und 4 zeigen zusammengesetzte piezo-elektrische Körper von verschiedenen Konstruktionen.

   Abb. 5 zeigt die Wirkung eines elektrostatischen Feldes auf einen zusammengesetzten Körper gemäß Abb. 3.

   Abb. ι und 2. Die Kristalle 1 bis 4 sind miteinander verkittet und von einer Elektrode 5 getragen, die auf einer Isolatorplatte 6 liegt und mit einer Klemme 7 durch die Schraube 8 verbunden wird. Oberhalb des Kristalls liegt die Elektrode 9, die von der " Isolatorplatte 6 durch eine Metall wand 10 in Abstand gehalten ist und vermittels einer Schraube 12 mit einer Klemme 11 verbunden ist. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Elektrode 9 mit einem Abstand vom Kristall gezeichnet. In Wirklichkeit beträgt dieser Abstand nur zehn Tausendstel eines Millimeters.

   Wie die Abb. 3 und 4 erkennen lassen, besteht das piezo-elektrische Glied aus mehreren rechtwinkligen Kristallen, die in umgekehrter Beziehung mit ihren Kanten verkittet sind, so .daß den Elektroden 5 und 9 nebeneinanderliegende Flächen von entgegengesetztef Polarität dargeboten werden, wenn das Glied mechanisch belastet wird.

   Es besteht im allgemeinen die Ansicht, daß solche Zwillingskristalle, wie sie die Abb. 3 und 4 zeigen, nicht schwingen, wenn sie einem elektrostatischen Wechselfeld ausgesetzt werden. Versuche haben ergeben, daß dies nicht der Fall ist, sondern daß solch Zwillingskristall ein sehr wirksamer Schwingungserzeuger ist, besonders wenn seine Breite zwei- oder mehrmal so groß als die Dicke ist. Wahrscheinlich rührt dieses daher, daß die elektrostatische Ladung, die durch einen Teil des Kristalls erzeugt wird, über die Ladung des anderen Teiles überwiegt.

   Abb. 5 zeigt die Formänderung, die sich beim Schwingen eines zusammengesetzten Kristalles ergibt. Man erkennt, daß dabei einer seiner Teile unter Druck steht und sich kontrahiert, während der andere Teil unter go Zug steht und sich ausdehnt. Unter diesen Umständen wird infolgedessen ein Minimum von Längen- und Breitenänderung des Kristalls erzeugt; die Dämpfung der Unterlagen und der umgebenden Luft auf die Schwingung des Kristalls ist sehr verringert und die Resonanzfrequenz oder die Freischwingungsperiode des Kristalls im wesentlichen unabhängig von* einer Änderung der Lage seiner Unterstützungen oder seines Gehäuses.

   Piezo-elektrischer Schwingungserzeuger, bestehend aus mehreren Kristallen, die derart mit ihren Kanten aneinandergefügt sind, daß in den benachbarten Kristallen mechanische Beanspruchungen von entgegengesetztem Sinne hervorgerufen werden, wenn der Kristall einem elektrostatischen Wechselfeld unterworfen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

   BERLIN. GEDRÜCKT IN DBR REtCHSDRUCKEREI.