DE546762C

DE546762C - Attachment for piezoelectric crystal plates

Info

Publication number: DE546762C
Application number: DE1930546762D
Authority: DE
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1929-08-14
Filing date: 1930-06-28
Publication date: 1932-03-17
Also published as: US1883111A; GB357233A; FR700574A

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf eine Befestigung für piezoelektrische Kristallkörper.The invention relates to a fastening for piezoelectric crystal bodies.

Die Erfindung bezweckt, eine einfach dauerhafte, leicht tragbare und physikalisch stabile Befestigung für Kristallkörper zu schaffen. Da die Frequenzstabilität und die physikalische Stabilität sich decken, besteht ein Nebenzweck der Erfindung darin, eine Befestigung für Kristallkörper zu schaffen, die durch große Frequenzstabilität gekennzeichnet ist. Die letztere wird auch in dem Falle gewährleistet, wenn die Relativbewegung des Kristalls oder seines Behälters die Frequenzstabilität zu zerstören trachtet.The invention aims at a simply durable, easily portable and physically stable To create attachment for crystal bodies. Since the frequency stability and the physical Stability coincide, a secondary purpose of the invention is to provide a fastening for To create crystal bodies, which are characterized by great frequency stability. the the latter is also ensured in the case when the relative movement of the crystal or its container seeks to destroy the frequency stability.

Die Frequenz der Schwingung von Kristallkörpern ist unter anderem von der Kopplung zwischen dem schwingenden Körper und dem elektrischen Stromkreis abhängig. Diese Kopplung ist wiederum eine Funktion der Aufhängung des Kristallkörpers. Unter der Aufhängung ist hier seine Lage gegenüber den Elektroden, welche seine Verbindung mit dem elektrischen Stromkreis herstellen, zu verstehen.The frequency of oscillation of crystal bodies depends, among other things, on the coupling between the vibrating body and the electrical circuit. This coupling is again a function of the suspension of the crystal body. Under the suspension is here its position opposite the electrodes, which its connection with the electrical Establish circuit, understand.

Bei den üblichen vorbekannten Haltern, bei denen die Elektroden mit ihrer ganzen Fläche oder doch mit wesentlichen Flächenteilen lose auf dem Kristallkörper aufliegen, ist die Gefahr vorhanden, daß die Frequenz sich verändert, wenn der Halter erschüttert wird. Solche Erschütterungen treten beispielsweise dann auf, wenn der Kristall in tragbaren Geräten Verwendung findet. Die Frequenzveränderung liegt im günstigsten Falle in der Größenordnung von 500 Perioden pro Million. Aber auch diese Veränderung ist in der Kurzwellentechnik nachteilig. With the usual, previously known holders, in which the electrodes with their entire surface or lie loosely on the crystal body with substantial surface parts, the danger is present that the frequency changes when the holder is shaken. Such Shocks occur, for example, when the crystal is used in portable devices finds. In the most favorable case, the change in frequency is of the order of 500 periods per million. But this too Change is disadvantageous in shortwave technology.

Eine starre Einspannung des Kristallkörpers zwischen den beiden Elektroden führt nicht zum Ziel, da seine Schwingfähigkeit unzulässig gedämpft, im Grenzfalle sogar unterbunden wird.Rigid clamping of the crystal body between the two electrodes does not lead to the goal, since its ability to oscillate is impermissibly damped, in borderline cases even prevented will.

Um den Kristallkörper oder die Platte gegenüber den Elektroden festzulegen, blieb nichts anderes übrig, als eine feste Einspannung der Platte an einem Knotenpunkt vorzunehmen. Dieses Verfahren hat sich in dem Falle als praktisch erwiesen, wo die Platte die Gestalt eines relativ langen Balkens hatte, wo einfache Longitudinalschwingungen in Längsrichtung durch die an seinen Oberflächen angreifenden Elektroden hervorgerufen wurden. Ein Balken, welcher in dieser Art schwingt, hat fast unbegrenzt viel Knotenpunkte oder zwischen seinen Auflagern liegende Zonen, an denen die feste Einspannung zum Erfolg führt und keine übergroße Dämpfung hervorruft.There was nothing left to fix the crystal body or the plate in relation to the electrodes other options than to fix the plate firmly at a node. This method has been found to be practical in the case where the plate takes the shape of a relatively long bar, where simple longitudinal oscillations in the longitudinal direction caused by the electrodes attacking its surfaces. A beam, which vibrates in this way has an almost unlimited number of nodes or between them Supporting zones where the fixed clamping leads to success and not oversized ones Causes damping.

Bei der Verwendung von Kristallplatten, wie sie im allgemeinen für Kurzwellenzwecke Verwendung finden und bei denen die Frequenz grundsätzlich durch die Dicke, d. h. durch die Abmessung parallel zur elektrostatischen Beanspruchung bestimmt wird, scheint eine Misch-When using crystal plates, as are generally used for short-wave purposes Find use and where the frequency is basically determined by the thickness, i. H. through the Dimension is determined parallel to the electrostatic stress, a mixed

schwingung hervorgerufen zu werden, die sich aus Longitudinalschwingungen in verschiedenen Richtungen und Schwingungen um den mittleren Knotenpunkt zusammensetzt. Unter diesen~ Bedingungen ist das Schwingungsbild an der Oberfläche der Platte * äußerst vielgestaltig und schwer zu zergliedern, trotzdem ein Knotenfeld im Mittelpunkt der Platte vorhanden zu sein scheint. Mechanische Einspannungen für die Platte anl ihrem* Mittelpunkt hat man erfolglos auszuführen versucht, da es in mechanischer Hinsicht Schwierigkeiten bietet, die Platte in dieser Weise fest anzubringen. vibration to be caused, resulting from longitudinal vibrations in different Directions and vibrations composed around the central node. The vibrational picture is under these conditions on the surface of the plate * extremely varied and difficult to dissect, nevertheless there appears to be a node field in the center of the plate. Mechanical restraints for the plate at its center one has tried unsuccessfully to carry out since it presents mechanical difficulties in securely attaching the plate in this way.

Der Erfinder hat festgestellt, daß längs den Kanten einer rechtwinkligen Kristallplatte senkrecht zur optischen Achse (die Platte wird gewöhnlich so geschnitten, daß die optische Achse parallel zu den Ebenen der Elektrodenangriffsflächen der Kristallplatte liegt) eine verhältnismäßig ruhige Zone liegt, trotzdem von einem Knotenpunkt, genau genommen, nicht gesprochen werden kann. Die feste Einspannung an diesen Stellen der Platte hat sich zur Stabilisierung der Frequenz als wirksam herausgestellt, ohne daß eine Beeinträchtigung der Wirksamkeit in Kauf genommen zu werden brauchte. Es hat sich herausgestellt, daß die Frequenz sich nur wenig durch die Einspannung selbst verändert.The inventor has found that the edges of a rectangular crystal plate are perpendicular to the optical axis (the plate is usually cut so that the optical Axis parallel to the planes of the electrode contact surfaces of the crystal plate) a relatively quiet zone lies, nevertheless from a junction, strictly speaking, cannot be spoken. The firm clamping at these points of the plate has become has been found to be effective in stabilizing the frequency without any impairment the effectiveness had to be accepted. It turned out that the Frequency changes only slightly as a result of the clamping itself.

Die oben angegebene Methode der Einspannung ist für Hoch- und Niederfrequenzplatten brauchbar. Bei der Herstellung sind für hohe Frequenzen runde Kristallplatten vorzuziehen, d. h. für Frequenzen in der Größenordnung von ι 000 000 Perioden und höher. Kristallplatten dieser Gestalt können brauchbar längs ihres Umfanges eingespannt werden. Die Arbeitsbedingungen sind genau dieselben, wie bei den an den Kanten eingespannten rechtwinkligen Platten.The above method of clamping is for high and low frequency plates useful. When manufacturing, round crystal plates are preferable for high frequencies, d. H. for frequencies in the order of magnitude of ι 000 000 periods and higher. Crystal plates of this shape can usefully be clamped along their circumference. the Working conditions are exactly the same as for the right-angled ones clamped at the edges Plates.

Das Verständnis der Erfindung wird durch die folgende, ins einzelne gehende Beschreibung und die Ansprüche in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erleichtert.The invention will be understood through the following detailed description and eases the claims in connection with the accompanying drawings.

Abb. ι stellt im Grundriß eine Befestigung für eine Kristallplatte gemäß der Erfindung dar. Die Kristallplatte ist rund und ist längs ihres Umfanges eingespannt. Der Halter ist teilweise ausgebrochen gezeichnet, um die innenliegenden Elemente freizulegen.Fig. Ι shows in plan a fastening for a crystal plate according to the invention. The crystal plate is round and is clamped along its circumference. The holder is partial Drawn broken away to expose the internal elements.

Abb. 2 ist ein Teilschnitt durch den Halter nach Abb. 1.Fig. 2 is a partial section through the holder according to Fig. 1.

Die Abb. 3 und 4 sind teilweise ausgebrochene Grundriß- und Aufrißansichten einer weiteren Ausführungsform des Halters für Kristallplatten, in welchem eine rechtwinklige Platte an gegenüberliegenden Kanten eingespannt ist. Die Metallgrundplatte 1 und die Deckplatte 2 aus Isoliermaterial (Abb. 1 und 2) sind durch Schrauben aufeinander befestigt. Diese Schrauben dienen gleichzeitig zur Befestigung von Einrichtungen 3, die ein Schutzgehäuse für die rund geschnittene piezoelektrische Kristallplatte 4 bilden. Diese Platte wird nach einem bekannten Verfahren durch auf entgegengesetzten Seiten liegende Elektroden in Schwingung gebracht. Es entsteht hierbei eine elektrostatische Beanspruchung zwischen beiden. Die Elektroden, welche die dargestellte Form aufweisen, sind einerseits in der Grundplatte 1 und anderseits in der Platte 5 gelagert. Die Elektroden sind selbstverständlich aus leitendem Material. Die Kristallplatte kann irgendeine gangbare Form aufweisen, soweit es die natürliehen Achsen und Ausdehnungen des Naturkristalls, aus welchem sie hergestellt ist, zulassen. Bei den üblichen Kristallen ist der Schnitt so geführt, daß seine Ebene, d. h. die Elektrodenangriffsflächen, parallel zu der optischen Achse des natürlichen Kristalls liegen. Ein rund ausgeführter Kristall ist mit Rücksicht auf die Tatsache gewählt, daß es für hohe Frequenzen, um die es sich hier grundsätzlich handelt, vom fabrikatorischen Standpunkt aus vielfach einfacher ist, den Kristall rund zu schneiden als rechteckig. Die Elektrode an der Grundplatte kann durch einen nicht dargestellten Leiter mit dem Stromkreis für die Kristallplatte verbunden sein. Die obere Platte 5 kann mit dem letzteren durch ein federndes Glied 6 und dessen Schraube verbunden sein. Die Schraube dient zum Befestigen von Einrichtungen, die bei 7 dargestellt sind.Figs. 3 and 4 are partially broken plan and elevation views of another Embodiment of the holder for crystal plates in which a rectangular plate is clamped on opposite edges. The metal base plate 1 and the cover plate 2 made of insulating material (Fig. 1 and 2) are fastened to each other by screws. These screws are also used to attach devices 3, a protective housing for the Form round cut piezoelectric crystal plate 4. This plate is after a known method by electrodes lying on opposite sides in oscillation brought. This creates an electrostatic stress between the two. the Electrodes, which have the shape shown, are on the one hand in the base plate 1 and on the other hand stored in the plate 5. The electrodes are of course made of conductive material Material. The crystal plate may have any practical shape as far as natural Allow axes and dimensions of the natural crystal from which it is made. In the case of the usual crystals, the cut is made so that its plane, i.e. H. the Electrode contact surfaces, lie parallel to the optical axis of the natural crystal. A round crystal is chosen with regard to the fact that it is for high Frequencies, which are fundamentally concerned here, from the manufacturing point of view it is much easier to cut the crystal round than rectangular. The electrode on the The base plate can be connected to the circuit for the crystal plate through a conductor (not shown) be connected. The upper plate 5 can be connected to the latter by a resilient member 6 and its screw must be connected. The screw is used to fasten devices, which are shown at 7.

Ein Futter 8 kann zu dem Zweck verwendet werden, einen festen Zusammenhalt zwischen der Plattenelektrode 5 und dem Deckglied zu gewährleisten. Wenn das Deckglied aus einem Material besteht, das leicht der Bearbeitung auf die bestimmte Größe und Form unterworfen werden kann, kann das Futter erspart werden. In dem dargestellten praktischen Fall besteht es aus einer Fiberhülse, die an der Innenseite herabgeschraubt wird, um die Elektroden festzulegen. jA lining 8 can be used for the purpose of a firm cohesion to ensure between the plate electrode 5 and the cover member. When the cover member Made of a material that can be easily machined to the specified size and size Can be subjected to form, the feed can be spared. In the illustrated practical case, it consists of a fiber sleeve that is screwed down on the inside to set the electrodes. j

Es ist darauf hinzuweisen, daß die beiden Elektroden die Kristallplatte nur an der Peripherie festlegen. Denn sie sind in ihrem -mittleren Teil derart ausgehöhlt, daß nur eine verhältnismäßig schmale ringförmige Auflagefläche stehenbleibt. An diesen Auflageflächen ist die Kristallplatte fest zwischen den Elektroden eingespannt. Die Abmessungen und die Federkraft des federnden Gliedes 6 ist so gewählt, daß die obere Elektrode 5 auf die Kristallplatte heraufgepreßt wird und die letztere sich gegen die untere Elektrode unter beträchtlichem Druck gegenlegt, wenn die Grund- und die Deckplatten des Halters durch Schraubenbefestigungen 3 fest aufeinander gespannt werden. Es hat sich herausgestellt, daß die Frequenz stabil bleibt und die feste Ein-It should be noted that the two electrodes are only attached to the crystal plate Define periphery. Because they are so hollowed out in their middle part that only one relatively narrow annular bearing surface remains. On these contact surfaces the crystal plate is firmly clamped between the electrodes. The dimensions and the Spring force of the resilient member 6 is chosen so that the upper electrode 5 on the Crystal plate is pressed up and the latter is against the lower electrode below considerable pressure is applied when the base and cover plates of the holder through Screw fastenings 3 are tightly clamped together. It turned out that the frequency remains stable and the fixed input

spannung eine übergroße Dämpfung, d. h. eine geringere Wirksamkeit der Kristallplatte nicht veranlaßt, wenn die Einspannung genügend fest ist, um eine relative Bewegung der Platte und der unmittelbar zugeordneten Teile unter der Beanspruchung im Betriebe, beim Transport oder bei der Handhabung auszuschalten. Außerdem ist die wirksame Einspannung des Kristalls für die Frequenzänderung unwesent-Iu lieh. Eine geringe Einstellbarkeit der Frequenz ergibt sich aus den Änderungen des Einspannungsdruckes oder aus der Verkürzung der zur Einspannung dienenden ringförmigen Auflagefläche beider Elektroden oder aus den beiden vorgenannten Maßnahmen, damit der Abstand zwischen dem ausgehöhlten Teil der Elektrode und der gegenüberliegenden Kristalloberfiäche verändert wird. Die Schmalheit der genannten Auflagefläche ist nicht ausschlaggebend, trotzdem für die günstigste Betriebsweise die Ringfläche die Kristallplatte nur in einem möglichst geringen Betrage einspannen soll. Diese Einspannung muß so gewählt werden, daß eine Gefahr des Ausbrechens der Kanten der Platte ausgeschaltet ist. In der oben erwähnten praktischen Ausführungsform beträgt die Breite der ringförmigen Auflagefläche ungefähr 1 mm.tension excessive damping, d. H. a lower effectiveness of the crystal plate does not causes, when the restraint is firm enough, to move the plate relative to one another and the directly assigned parts under stress in the company, during transport or switch it off when handling. In addition, the effective restraint of the Crystal for the frequency change insignificant Iu borrowed. A low adjustability of the frequency results from the changes in the clamping pressure or from the shortening of the to Clamping ring-shaped contact surface of both electrodes or of the two the aforementioned measures to keep the distance between the hollowed-out part of the electrode and the opposite crystal surface is changed. The narrowness of the said The contact surface is not decisive, but the ring surface is still the most favorable mode of operation the crystal plate should only clamp in the smallest possible amount. This restraint must be chosen so that the risk of breaking the edges of the plate is eliminated. In the above mentioned In a practical embodiment, the width of the annular bearing surface is approximately 1 mm.

Die Abb. 3 und 4 stellen in wesentlich sche-Figs. 3 and 4 represent essentially

matischerer Form als die in den Abb. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele das Verfahren gemäß der Erfindung in dem Falle der Einspannung einer rechtwinkligen Kristallplatte dar. Die Kristallplatten sind an parallelen Kanten senkrecht zur optischen Achse eingespannt. Außer wenn es durch die Abänderangen im Aufbau in Anbetracht der verschiedenen Formen der Kristallplatten erforderlich ist, ist der Aufbau des Kristallplattenhalters derselbe wie in den Abb. ι und 2, trotzdem um die Darstellungen nicht zu verwirren, geringe Abänderungen in der Zeichnung nicht besonders gekennzeichnet sind. Die Ausführungsformen der Kristallplatten und der Elektroden, welche die Grundgedanken der Erfindung darstellen, sind dieselben, wie in den vorher erläuterten Abbildungen. Deshalb ist eine weitere Beschreibung dieser Abänderungen nicht erforderlich.More matic form than the embodiments shown in Figs. 1 and 2, the method according to the invention in the case of clamping a rectangular crystal plate. The crystal plates are on parallel Edges clamped perpendicular to the optical axis. Except if it is due to the changes required in construction considering the various shapes of the crystal plates is, the structure of the crystal plate holder is the same as in Figs. ι and 2, anyway In order not to confuse the representations, not minor changes in the drawing are specially marked. The embodiments of the crystal plates and the Electrodes, which represent the principles of the invention, are the same as in FIG the previously explained illustrations. Therefore a further description of these changes is provided not mandatory.

Claims

Patent claims:

1. Attachment for piezoelectric crystal plates between two plate-shaped Electrodes, characterized in that the plate-shaped electrodes (1, 5) on their edge parts have protruding edges, between which the edge of the crystal body (4) is firmly clamped.

2. Fastening according to claim 1 for rectangular piezoelectric bodies, characterized characterized in that the body is clamped only at opposite edges.

3. Attachment according to claim 1, characterized in that the plate (4) to the Edges is clamped, which are parallel to the optical axis.

For this purpose ι sheet of drawings