DE509162C

DE509162C - Piezoelektrischer Kristall

Info

Publication number: DE509162C
Application number: DEI26485D
Authority: DE
Original assignee: International Western Electric Co Inc
Current assignee: International Western Electric Co Inc
Priority date: 1924-08-26
Filing date: 1925-07-26
Publication date: 1930-10-06
Also published as: GB239175A; FR602280A

Description

Bibliothoefc

Eiqe

ndorrv

AUSGEGEBEN AM 6. OKTOBER 1930

Die Erfindung bezieht sich auf piezoelektrische Vorrichtungen und insbesondere auf Mittel der Steigerung des Frequenzbereichs derartiger Einrichtungen.

Bisher war es beim Aufbau piezoelektrischer Vorrichtungen zur Benutzung als Frequenzsteuerglieder in Raumentladeröhrenanlagen üblich, das piezoaktive Glied dieser Vorrichtungen in Gestalt eines Parallel epipeds vorzubereiten. Der Piezokristall wird gewöhnlich zwischen metallischen Platten angebracht, denen wechselnde elektromotorische Kräfte aufgedrückt werden. Bei dieser Anordnung wird das Piezoglied durch den Einfluß des elektrischen Feldes zwischen den Platten in Schwingung versetzt. Wenn der Kristall mit seiner längeren Abmessung in Richtung einer Linie ausgeschnitten wird, die senkrecht zu einer der natürlichen Flächen des Mutterkristalls verläuft, und die metallischen Platten auf gegenüberliegenden Seiten des Kristalls auf der Linie seiner kürzeren Achse angeordnet werden, dann wird der Kristall in Schwingung in Richtung seiner längeren Achse versetzt. Die Eigenfrequenz ties Kristalls bei dieser Schwingungsart hangt von der elastischen Konstante des Stoffes sowohl als auch von seiner Dichte und Länge ab. Diese Frequenz ist annähernd durch eine Gleichung:

gegeben, wo K eine Konstante, annähernd gleich 2 700 000 und L die Länge des Kristalls in Millimetern ist. Es ist also ersieht-" lieh, daß es verhältnismäßig leicht ist, Kristalle mit Eigenfrequenzen innerhalb des Bereiches hoher Radiofrequenzen, beispielsweise von 100 bis 2000 Kiloperioden je Sekunde, herzustellen. Ein Kristall, dessen Frequenz ι 000 000 Perioden je Sekunde beträgt, würde annähernd drei Millimeter lang sein. Da die Frequenz der Schwingung umgekehrt proportional der Länge ist, muß diese Dirnension stark zunehmen, um niedrige Frequenzen zu erhalten. Z. B. würde ein Kristall, der in einer Frequenz von ro 000 Perioden je Sekunde schwingen soll, annähernd 27 Zentimeter lang sein. Es ist natürlich außerordentlich schwierig, Quarz oder andere Kristalle von diesen Abmessungen zu erhalten, und selbst wenn sie leicht erhältlich wären, ■würden die sie verwendenden Geräte notwendigerweise umfangreich und schwer zu handhaben sein.

5091G2

Zweck der Erfindung ist. Schwingung eines piezoelektrischen Gliedes bei niedrigen Frequenzen zu veranlassen.

Xach einem Merkmal der Erfindung wird dies mittels eines piezoelektrischen Kristalls kleiner Abmessungen von einer derartigen Form erzielt, daß der Kristall eine Eigenfrequenz hat. die niedriger ist, als bisher mit Kristallen gleicher Abmessungen erhältlich

ίο war.

Gemäß der Erfindung werden zur Verringerung der Eigenfrequenz eines piezoelektrischen Kristalls Teile des beispielsweise im wesentlichen als Parallelepiped geschnittenen Kristalles gegenüber seinen anderen Teilen verbreitert.

Es hat sich herausgestellt, daß beim Ausschneiden piezoelektrischer Kristalle aus Quarz in geeigneten Formen das Verhältnis der rückstellenden Kraft zur Masse für Kräfte verkleinert werden kann, die in Richtung der längeren Achse des Kristalls einwirken. Derartige Kristalle haben eine Schwingungseigenfrequenz in Richtung der längeren Achse gezeigt, die geringer ist, als bei Kristallen, die bei gleichen Abmessungen in Form eines Parallelepipeds ausgeschnitten worden sind. Außerdem hat sich herausgestellt, daß sich ein piezoelektrischer Kristall in transversale -Schwingung: versetzen läßt, wenn die metallischen Platten, die zu beiden Seiten des Kristalls angebracht sind, in richtiger We'ise aufgestellt werden.

Auf der Zeichnung veranschaulicht Abb. 1 die Art des Ausschneidens eines piezoelektrischen Kristalls nach der Erfindung.

Abb. 2 ist eine Durchsicht, die das Verfahren des Ausschneidens eines hanteiförmigen Kristalls veranschaulicht.

Abb. 3 ist ein vergrößerter Aufriß einer piezoelektrischen Vorrichtung, bei der ein hanteiförmiger Kristall verwendet wird.

Abb. 4 ist eine Endansicht der nach Abb. 3 dargestellten Vorrichtung.

In Abb. ι ist ein hanteiförmiger Kristall 11 in seiner Lage zum Mutterkristall 12 dargestellt, aus dem er ausgeschnitten ist. Linien 10 stellen die sechs natürlichen Flächen des Kristalls 12 dar. Der hanteiförmige Kristall 11 ist aus dem Mutter kristall 12 vorzugsweise so ausgeschnitten, daß seine längere Achse zu einer der natürlichen Flächen des ursprünglichen Kristalls senkrecht verläuft, wie dargestellt.

In Abb. 2 ist eine durchsichtige Seitenansicht des Kristalles 12 der Abb. 1 dargestellt. Der hanteiförmige Kristall 11 ist in der Lage veranschaulicht, aus der er geschnitten ist. Die punktierten Linien 1 und 2 bezeichnen die längere bzw. die kürzere Achse dieses Kristalls.

Nach Abb. 3 ist der hanteiförmige Kristall ' 11 in seiner Lage zwischen den Metallplatten 13 dargestellt. Eine Endansicht der nach Abb. 3 dargestellten piezoelektrischen Vorrichtung ist in Abb. 4 veranschaulicht, wo die Lage der Platten 13 klarer zur Darstellung kommt. Wenn eine Quelle wechselnder elektromotorischer Kraft an die Klemmen 14 angelegt wird, wird der Kristall 11 in longitudinale Schwingung in der Richtung der punktierten Achsen 1 der Abb. 3 versetzt. Infolge der verbreiterten Enden am Kristall 11 nimmt die Masse des Kristalls ohne wesentliche Abnahme der rückstellenden Kraft zu. Es ist also ersichtlich, daß das Verhältnis der rückstellenden Kraft zur Masse entsprechend herabgesetzt wird, und infolge davon die Eigenfrequenz der Schwingung des Kristalls 11 auch verringert wird. S₀

Piezoelektrische \⁷Orrichtungen, die nach der Erfindung aufgebaut sind, können als Frequenzsteuerglieder in Entladungsröhrenanordnungen für Frequenzen Verwendung finden, die innerhalb des hörbaren Bereiches liegen.

Claims

Patentansprüche:

1. Piezoelektrischer Kristall, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung seiner Eigenfrequenz Teile des beispielsweise im wesentlichen als Parallelepiped geschnittenen Kristalles gegenüber seinen anderen Teilen verbreitert sind.

2. Piezoelektrischer Kristall nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall an seinen Enden derart verbreitert ist, daß er im wesentlichen die Form einer Hantel hat.

3. Piezoelektrischer Kristall nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden derart am Kristall angeordnet sind, daß er longitudinal schwingt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen