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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Sensor zum Messen
einer Winkelgeschwindigkeit, der aus einer einzigen piezoelektrischen
Stimmgabel gebildet ist, die dazu bestimmt ist, sich mit dieser
Winkelgeschwindigkeit zu drehen, wobei die Stimmgabel eine Basis
umfasst, von der sich ein Anregungsarm und ein Detektionsarm erstrecken,
und betrifft insbesondere die Anordnung von an dem Detektionsarm
angeordneten Detektionselektroden.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Im
Stand der Technik ist vor allem aus dem Dokument
EP 0 750 177 sowie dem Dokument
EP 0 494 588 ein Gyrometer
bekannt, das durch eine einzige Stimmgabel gebildet ist, die eine
Basis aufweist, von der sich ein erster Arm, auf dem Anregungselektroden
angeordnet sind, und ein zweiter Arm, auf dem Detektionselektroden
angeordnet sind, erstrecken.
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In 1 ist ein Beispiel einer Stimmgabel 1 jenes
Typs, der in einem Gyrometer verwendet werden kann, gezeigt. Die
in 1 in einem Längsschnitt gezeigte Stimmgabel 1 umfasst
in erster Linie eine Basis 2, die mit zwei Armen 3, 4 fest
verbunden ist, wobei die Gesamtheit aus einem Piezoquarzmaterial
hergestellt ist. Wie in 1b in
einem Querschnitt gezeigt ist, umfasst jeder Arm 3, 4 Elektroden. Der
Anregungsarm 3 umfasst ein erstes Paar Anregungselektroden 5a, 5b,
die miteinander verbunden sind und an die ein elektrisches Wechselsignal
mit der Resonanzfrequenz der Stimmgabel in ihrer Hauptebene, die
jener der 1a entspricht, angelegt wird,
und ein zweites Paar Anregungselektroden 6a, 6b,
die miteinander verbunden sind und an die ein elektrisches Wechselsignal
in Gegenphase zu jenem, das an die Elektroden 5a und 5b angelegt
wird, angelegt wird. Das Anlegen dieser elektrischen Wechselsignale
ermöglicht
das Anregen und folglich das mechanische Inschwingungversetzen der
Arme 3, 4 der Stimmgabel 1 in einer ersten
Ebene, wie durch die Pfeile 9 angegeben ist. Der Detektionsarm 4 umfasst
ein erstes Paar Detektionselektroden 7a, 7b, die
miteinander verbunden sind, und ein zweites Paar Detektionselektroden 8a, 8b,
die miteinander verbunden sind, wobei die Paare das Umsetzen der mechanischen
Schwingungen des Detektionsarms in ein elektrisches Signal ermöglichen,
das mittels einer Detektionsschaltung, mit der diese Elektroden
verbunden sind, detektiert wird.
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Nach
der Theorie der Stimmgabel-Gyrometer erzeugt, während ein Anregungssignal an
die Anregungselektroden 5a–5b, 6a–6b angelegt
ist, eine Winkelverdrehbewegung der Stimmgabel 1 um ihre Längsachse 10 eine
zur Geschwindigkeit des angeregten Arms und zur Drehachse 10 senkrechte
Corioliskraft und folglich eine Schwingung in dem Detektionsarm 4 in
einer Ebene, die zu der der Anregungsschwingung entsprechenden Ebene
senkrecht ist, wie durch die Pfeile 11 angegeben ist. Diese
mechanische Schwingung wird durch den Piezoquarz der Stimmgabel 1 in
ein elektrisches Signal umgesetzt, das durch die Detektionselektroden 7a–7b, 8a–8b der
Stimmgabel detektiert wird.
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Eines
der bei einer solchen Anordnung von Detektionselektroden beobachteten
Hauptprobleme beruht darin, dass der elektrische Pfad des zu erfassenden
Feldes zwischen zwei Detektionselektroden, an die ein entgegengesetztes
elektrisches Signal angelegt wird, nicht geradlinig ist und folglich
ein nicht unerheblicher Teil der Feldlinien verloren geht. Aus diesem
Grund ist die Messung zur Detektion nicht optimal.
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Eine
theoretisch interessante Lösung
besteht darin, die zwei Detektionselektrodenpaare 7a–7b, 8a–8b so
anzuordnen, wie in 1c gezeigt ist. Jedoch weist
diese Lösung
insofern, als sie das Ausführen
eines komplizierten und schwer beherrschbaren Herstellungsverfahrens
erfordert, einen großen
Nachteil auf. Tatsächlich
werden die an den seitlichen Flächen
der Stimmgabel vorhandenen Elektroden durch eine "Elektrodenablagerung" hergestellt, die
notgedrungen über
die gesamte Dicke der seitlichen Fläche hergestellt wird. Es ist
somit nicht ohne weiteres möglich,
die Elektrodenablagerung zu trennen, um so die gewünschten
unterschiedlichen zwei Elektroden 7b, 8a zu erhalten.
Zudem wird diese Art von Gyrometer in Serie, d. h. eines neben dem
anderen, gefertigt. Genauso ist es sehr schwierig, die an den äußeren Seitenflächen der Stimmgabel
ausgeführte
Elektrodenablagerung in zwei unterschiedliche Elektroden 7a, 8b zu
trennen.
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Ferner
weisen die verschiedenen oben erwähnten Lösungen einen zusätzlichen
Nachteil auf, nämlich
die Größe der Stimmgabel,
die bei Anwendungen, bei denen Gyrometer eingebettet sind, natürlich so
weit wie möglich
miniaturisiert sein muss.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eines
der Hauptziele der vorliegenden Erfindung ist das Beseitigen der
oben erwähnten
Nachteile, indem ein Sensor zum Messen einer Winkelgeschwindigkeit
in Form eines piezoelektrischen Stimmgabelresonators hergestellt
wird, der eine Detektionselektrodenstruktur aufweist, die eine optimierte
Messung des in dem Detektionsarm erzeugten elektrischen Feldes gewährleistet,
und dabei ein einfach auszuführendes
Herstellungsverfahren angewandt wird.
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Dazu
ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die Detektionselektroden
so anzuordnen, dass einerseits ihr Herstellungsverfahren einfach
ist und andererseits die in dem Detektionsarm detektierten elektrischen
Feldlinien einen elektrischen Pfad durchlaufen, der zwischen den
gegenüberliegenden
Elektroden im Wesentlichen geradlinig durch den Detektionsarm führt. Dazu
sind insbesondere Vorsprünge
an den seitlichen Flächen
des Detektionsarms der Stimmgabel vorgesehen, um die Detektionselektroden,
die auf Höhe
der des oberen Abschnitts des Arms angeordnet sind, von jenen, die auf
Höhe des
unteren Abschnitts des Arms angeordnet sind, mühelos zu trennen.
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Zu
diesem Zweck betrifft die Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
einen Sensor zum Messen einer Winkelgeschwindigkeit gemäß der Einleitung
der Beschreibung, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Detektionsarm
einen kreuzförmigen
Querschnitt aufweist, der zwei obere seitliche Flächen und
zwei untere seitliche Flächen umfasst,
wobei diese oberen und unteren Flächen von in Bezug auf diese
oberen und unteren Flächen vorstehenden
Vorsprüngen
voneinander getrennt sind, und dass die Mittel zum Detektieren eine
erste und eine zweite einander gegenüberliegend angeordnete Detektionselektrode
umfassen, wobei jede auf einer der oberen seitlichen Flächen derart
angeordnet ist, dass das elektrische Feld zwischen der ersten und
der zweiten Detektionselektrode im Wesentlichen geradlinig durch
den Detektionsarm verläuft,
und dritte und vierte einander gegenüberliegend angeordnete Detektionselektroden
umfassen, wobei jede auf einer der unteren seitlichen Flächen derart
angeordnet ist, dass das elektrische Feld zwischen der dritten und
der vierten Detektionselektrode im Wesentlichen geradlinig durch
den Detektionsarm verläuft.
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Weiterhin
im Bestreben nach Miniaturisierung sind auf Höhe der Basis der Stimmgabel
vorteilhafterweise Mittel zur mechanischen Entkopplung vorgesehen,
um so ein weiteres Verkleinern der Größe der Stimmgabel zu ermöglichen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher
beim Lesen der folgenden genauen Beschreibung von Ausführungsformen
der Erfindung, die ausschließlich
anhand nicht beschränkender
Beispiele gegeben und durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht
werden, in denen:
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1a,
bereits beschrieben, eine Ansicht in einem Längsschnitt einer Stimmgabel,
wie etwa einer solchen, die in manchen Gyrometern gemäß dem Stand
der Technik verwendet wird;
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1b,
bereits beschrieben, eine Ansicht in einem Querschnitt I-I der Anregungs-
und Detektionsarme der Stimmgabel von 1a ist;
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1c,
bereits beschrieben, eine Ansicht in einem Querschnitt der Anregungs-
und Detektionsarme einer Stimmgabel mit einer optimierten Anordnung
der Detektionselektroden ist;
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2a eine
Ansicht in einem Längsschnitt einer
Stimmgabel für
Gyrometer gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2b eine
vergrößerte Ansicht
in einem Querschnitt II-II der Anregungs- und Detektionsarme der
Stimmgabel gemäß 2a ist;
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2c eine
vergrößerte Ansicht
in einem Querschnitt der zwei Arme einer Stimmgabel gemäß einer
Variante der ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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3a eine
vergrößerte Ansicht
in einem Querschnitt der Anregungs- und Detektionsarme einer Stimmgabel
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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3b eine
vergrößerte Ansicht
in einem Querschnitt der Anregungs- und Detektionsarme einer Stimmgabel
gemäß einer
Variante der zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung, die in den 2a und 2b gezeigt
ist, umfasst die Vorrichtung zum Messen einer Winkelgeschwindigkeit
einen Sensor, der aus einer einzigen piezoelektrischen Stimmgabel 21,
herkömmlicherweise
aus Quarz, gebildet ist, die dazu bestimmt ist, sich mit der Winkelgeschwindigkeit
zu drehen, und die aus einer Basis 22 gebildet ist, von
der sich zwei durch einen Spalt getrennte parallele Arme 23, 24 erstrecken,
die jeweils Leiterablagerungen tragen, die Elektroden mit entgegengesetzten
Polaritäten
bilden, die in den Armen das Erzeugen und Detektieren eines elektrischen
Wechselfeldes ermöglichen,
das eine Schwingung der Stimmgabel durch piezoelektrische Verformung
hervorruft oder durch eine solche hervorgerufen wird.
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Auf
einem der zwei Arme, der als Anregungsarm 23 bezeichnet
wird, sind Mittel zum Anregen 25, 26 angeordnet,
um als Antwort auf ein Anregungssignal eine Schwingung des Sensors
mit einer bestimmten Frequenz, die vorzugsweise der Resonanzfrequenz
der Stimmgabel in ihrer X-Y-Ebene entspricht, in einer ersten Richtung
zu erzeugen. Gemäß dem in 2b gezeigten
Beispiel, das eine Ansicht in einem Querschnitt längs der
Achse II-II von 2a ist, weist der Anregungsarm 23 vorteilhafterweise
einen kreuzförmigen
Querschnitt auf, der zwei obere seitliche Flächen 31–32 und
zwei untere seitliche Flächen 35–36 umfasst,
wobei die oberen und unteren Flächen
durch Vorsprünge 39–40,
die vorzugsweise im Wesentlichen längs der x-Achse in Bezug auf
die oberen und unteren Flächen
vorstehen, voneinander getrennt sind. Gemäß dieser ersten Ausführungsform
umfassen die Mittel zum Anregen ein erstes Paar Anregungselektroden 25a und 25b, die über bzw.
unter dem Anregungsarm angeordnet sind und die oberen seitlichen
Flächen 31–32 bzw. die
unteren seitlichen Flächen 35–36 verdecken,
und ein zweites Paar Anregungselektroden 26a und 26b oder
seitliche Elektroden, die über
die gesamte Dicke der Vorsprünge 39 bzw. 40 des
Anregungsarms ausgebildet sind.
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Die
Elektroden sind dazu vorgesehen, elektrisch in einer an sich herkömmlichen
Weise verbunden zu werden, nämlich
die zentralen Elektroden 25a und 25b mit einem
der Pole der Anregungsquelle und die seitlichen Elektroden 26a und 26b mit
dem entgegengesetzten Pol der Anregungsquelle; diese Verbindungen
können
zum großen
Teil durch auf der Stimmgabel selbst abgelagerte Leiterbahnen ausgeführt sein.
Die Anregungsquelle ist in dem Beispiel von 2a schematisch
in Form eines Oszillators 43 dargestellt worden. Im Betrieb
können
somit dank eines in den Ebenen der Arme 23, 24 quer
verlaufenden elektrischen Wechselfeldes die Schwingungen des Resonators
durch Biegung des Anregungsarms 23 der Stimmgabel aufrechterhalten
werden.
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Auf
dem anderen Arm der Stimmgabel, der als Detektionsarm 24 bezeichnet
wird, sind Mittel zum Detektieren 27, 28 vorgesehen,
um als Antwort auf eine zweite Schwingung des Sensors infolge der ersten
Schwingung und der Drehung um die Längsachse 10 ein elektrisches
Detektionssignal mit derselben bestimmten Frequenz und in einer
zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung zu erzeugen. Die
zweite Schwingung umfasst eine Nutzkomponente mit einer Amplitude,
die für
die Winkelgeschwindigkeit repräsentativ
ist.
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Das
Gyrometer mit der oben beschriebenen Stimmgabel umfasst ferner ein
entsprechendes Messgerät,
das in Form eines Empfängers 44 schematisch
dargestellt ist, der hier nicht beschrieben wird, da seine Beschaffenheit
vom Zweck der Messung der Winkelgeschwindigkeit des Sensors abhängt, wobei
dieses Messgerät
ermöglicht,
anhand des elektrischen Detektionssignals ein die Winkelgeschwindigkeit
repräsentierendes
Messsignal zu liefern.
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Weiterhin
gemäß dem in 2b gezeigten Beispiel
weist der Detektionsarm 23 einen kreuzförmigen Querschnitt auf, der
zwei obere seitliche Flächen 33–34 und
zwei untere seitliche Flächen 37–38 umfasst,
wobei die oberen und unteren Flächen durch
Vorsprünge 41–42,
die vorzugsweise im Wesentlichen längs der x-Achse in Bezug auf
die oberen und unteren Fläche
vorstehen, voneinander getrennt sind.
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Die
Mittel zum Detektieren umfassen eine erste,
27a, und eine
zweite,
28a, Detektionselektrode, die einander gegenüberliegend
auf der einen oberen seitlichen Fläche
33 bzw. der anderen
oberen seitlichen Fläche
34 angeordnet
sind, derart, dass der elektrische Pfad zwischen den zwei Elektroden
27a und
28a im
Wesentlichen geradlinig durch den Detektionsarm
24 führt. Die
Mittel zum Detektieren umfassen außerdem eine dritte,
27b,
und eine vierte,
28b, Detektionselektrode, die einander
gegenüberliegend
auf der einen unteren seitlichen Fläche
37 bzw. der anderen
unteren seitlichen Fläche
38 angeordnet
sind, derart, dass der elektrische Pfad zwischen den zwei Elektroden
27b und
28b im
Wesentlichen geradlinig durch den Detektionsarm
24 führt. Die
Elektroden
27a und
27b sind mit einem Pol des Detektors
44 verbunden,
während
die Elektroden
28a und
28b mit einem anderen Pol
des Detektors
44, der zum ersten Pol entgegengesetzt ist,
verbunden sind. Somit wird die Detektion des in dem Detektionsarm
erzeugten elektrischen Feldes optimiert und dabei ein einfaches
Verfahren der Ablagerung von Elektroden, das jenem, das in dem Dokument
EP 0 750 177 beschrieben
ist, gleicht, gewährleistet.
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Im
Bestreben nach Miniaturisierung sind zwischen dem Teil 46 zum
Befestigen der Basis der Stimmgabel an dem Gyrometer und den schwingenden Armen 23, 24 vorteilhafterweise
Mittel zur mechanischen Entkopplung 45 vorgesehen. Diese
Mittel zur mechanischen Entkopplung können gemäß einer ersten Variante aus
Nuten 45 gebildet sein, die in dem oberen Abschnitt der
Basis ausgebildet sind. Gemäß einer
zweiten Variante, die hier nicht gezeigt ist, sind diese Mittel
zur mechanischen Entkopplung durch ein Loch gebildet, das in dem
oberen mittleren Abschnitt der Basis 22 ausgebildet ist.
Eine Kombination der oben genannten Varianten kann gleichfalls in Betracht
gezogen werden.
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Es
sei angemerkt, dass in den 2c, 3a und 3b,
deren Beschreibung nun folgt, zwecks Vereinfachung der Oszillator 43 und
der Detektor 44 nicht erneut dargestellt worden sind.
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2c zeigt
eine Ausführungsvariante
der mit Bezug auf die 2a und 2b beschriebenen Stimmgabel.
Diese Variante unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform
bezüglich
der Anordnung der Anregungselektroden auf dem Anregungsarm 23.
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Gemäß dieser
Ausführungsvariante
ist in alternativer Weise vorgesehen, dass die Mittel zum Anregen
ein erstes Paar Anregungselektroden 25a bzw. 25b,
die über
bzw. unter dem Anregungsarm angeordnet sind, ohne die oberen seitlichen
Flächen 31–32 bzw.
die unteren seitlichen Flächen 35–36 zu verdecken,
und ein zweites Paar Anregungselektroden 26a bzw. 26b oder
seitliche Elektroden umfassen, die über die gesamte Dicke der Vorsprünge 39 bzw. 40 des
Anregungsarms ausgebildet sind, womit sie wenigstens teilweise die
obere, 31, und die untere, 35, bzw. die obere, 32,
und die untere, 36, seitliche Fläche verdecken.
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3a zeigt
eine Ansicht in einem Querschnitt einer Stimmgabel für Gyrometer
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung. Der Anregungsarm 23 und der Detektionsarm 24 weisen
jeweils einen im Wesentlichen kreuzförmigen Querschnitt auf, der
zwei obere seitliche Flächen 31–32 bzw. 33–34 und
zwei untere seitliche Flächen 35–36 bzw. 37–38 umfasst,
wobei die oberen und unteren Flächen
durch Vorsprünge 39–40 bzw. 41–42,
die vorzugsweise im Wesentlichen längs der x-Achse in Bezug auf
die oberen und unteren Flächen
vorstehen, voneinander getrennt sind. Jeder der zwei Arme umfasst
eine obere Fläche 47 bzw. 48 und
eine untere Fläche 49 bzw. 50,
die sich vorzugsweise im Wesentlichen in der X-Y-Ebene befinden.
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In
dem in 3a gezeigten Beispiel weist der
Anregungsarm 23 zwei Nuten 51–52, die in seine obere
Fläche 47 graviert
sind, und zwei Nuten 53–54, die in seine
untere Fläche 49 graviert
sind, auf. Jedoch kann als Alternative in Be tracht gezogen werden,
an der oberen und der unteren Fläche
jeweils nur eine Nut vorzusehen.
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Die
Mittel zum Anregen umfassen eine erste Anregungselektrode 25a,
die an der oberen Fläche 47 so
angeordnet ist, dass sie die Nuten 51–52 in Querrichtung
verdeckt, und eine zweite Anregungselektrode 25b, die auf
der unteren Fläche 49 so
angeordnet ist, dass sie die Nuten 53–54 in Querrichtung verdeckt.
Die Mittel zum Anregen umfassen außerdem dritte, 26a,
und vierte, 26b, Anregungselektroden oder seitliche Elektroden,
die mit einem Potential verbunden sind, das jenem, mit dem die zwei
ersten Elektroden 25a und 25b verbunden sind,
entgegen gesetzt ist, und über
die gesamte Dicke der Vorsprünge 39 bzw. 40 des
Anregungsarms ausgebildet sind, womit sie wenigstens teilweise die
obere, 31, und die untere, 35, bzw. die obere, 32,
und die untere, 36, seitliche Fläche verdecken.
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Der
Detektionsarm 24 weist in gleicher Weise zwei Nuten 55–56,
die in eine obere Fläche 48 graviert
sind, und zwei Nuten 57–58, die in eine untere
Fläche 50 graviert
sind, auf. Die Nuten 55–58 weisen jeweils
seitliche Flanken auf. Jedoch kann wie bei dem Anregungsarm in Betracht
gezogen werden, als Alternative an der oberen und der unteren Fläche jeweils
nur eine einzige Nut vorzusehen. Es sei außerdem angemerkt, dass das
Vorsehen von Nuten auf den zwei Flächen einen symmetrischen Armquerschnitt
ergibt, der Verformungen dieser Arme aus ihrer Ebene heraus verhindert.
Das Vorhandensein der Nuten begünstigt
die Erzeugung eines homogenen elektrischen Feldes längs der
elektrischen X-Achse des Kristalls.
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Weiterhin
gemäß dem Beispiel
von 3a umfassen die Mittel zum Detektieren ein erstes
Paar Detektionselektroden 27a–28a, die einander
gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei die Elektrode 28a auf der oberen
seitlichen Fläche 33 angeordnet
ist und die andere Elektrode 27a auf einer der seitlichen Flanken
der Nut 55 angeordnet ist, derart, dass das elektrische
Feld zwischen den zwei Elektroden 27a und 28a im
Wesentlichen geradlinig durch den Arm 24 führt, und
ein drittes Paar Detektionselektroden 27c–28c,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei die Elektrode 27c auf der oberen
seitlichen Fläche 34 angeordnet
ist und die andere Elektrode 28c auf einer der seitlichen
Flanken der Nut 56 angeordnet ist, derart, dass das elektrische
Feld zwischen den zwei Elektroden 27c und 28c im
Wesentlichen geradlinig durch den Detektionsarm 24 führt. In symmetrischer
Weise umfassen die Mittel zum Detektieren ein zweites Paar Detektionselektroden 27b–28b,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei die Elektrode 28b auf der unteren seitlichen
Fläche 38 angeordnet
ist und die andere Elektrode 27b auf einer der seitlichen
Flanken der Nut 58 angeordnet ist, derart, dass das elektrische Feld
zwischen den zwei Elektroden 27b und 28b im Wesentlichen
geradlinig durch den Arm 24 führt, und ein viertes Paar Detektionselektroden 27d–28d,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei die Elektrode 27d auf der unteren
seitlichen Fläche 37 angeordnet
ist und die andere Elektrode 28d auf einer der seitlichen
Flanken der Nut 57 angeordnet ist, derart, dass das elektrische
Feld zwischen den zwei Elektroden 27d und 28d im
Wesentlichen geradlinig durch den Detektionsarm 24 führt.
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Gemäß dieser
zweiten Ausführungsform
besitzen die Nuten 55–58,
die auf den oberen und unteren Anregungs- und Detektionsarmen jeweils
in Längsrichtung
ausgehoben sind, eine Tiefe im Bereich zwischen 20% und 45% und
vorzugsweise in der Größenordnung
von 30% der Dicke der Arme.
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Die
Anordnung der Elektroden in den in die Dicke der Arme gravierten
Nuten verstärkt
die piezoelektrische Kopplung. Bei gleichen Abmessungen bringt diese
Verstärkung
eine Verringerung des Ersatzwiderstands der Stimmgabel und folglich
eine Verringerung des Verbrauchs des ihr zugeordneten Oszillators
mit sich, da diese Anordnung bei gleichem Gütefaktor das Verkleinern der
Abmessungen des Resonators ermöglicht.
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Gemäß einer
Variante dieser zweiten Ausführungsform,
die in 3b gezeigt ist, weisen die Anregungs-
und Detektionsarme auf den oberen und unteren Flächen jeweils nur eine einzige
Nut auf. In diesem Fall verdecken die auf der oberen und der unteren
Fläche
des Anregungsarms angeordneten Anregungselektroden die entsprechende
Nut in Querrichtung. Die Mittel zum Detektieren betreffend umfassen
diese ein erstes Paar Detektionselektroden 27a–28a,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei die Elektrode 28a auf der oberen
seitlichen Fläche 33 angeordnet
ist und die andere Elektrode 27a auf einer der seitlichen
Flanken der Nut 59 angeordnet ist, derart, dass das elektrische
Feld zwischen den zwei Elektroden 27a und 28a im
Wesentlichen geradlinig durch den Arm 24 führt, und
ein drittes Paar Detektionselektroden 27c–28c,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei die Elektrode 27c auf der oberen
seitlichen Fläche 34 angeordnet
ist und die andere Elektrode 28c auf der anderen der seitlichen
Flanken der Nut 59 angeordnet ist, derart, dass das elektrische
Feld zwischen den zwei Elektroden 27c und 28c im
Wesentlichen geradlinig durch den Detektionsarm 24 führt. In
symmetrischer Weise umfassen die Mittel zum Detektieren ein zweites
Paar Detektionselektroden 27b–28b, die einander
gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei die Elektrode 28b auf der unteren
seitlichen Fläche 38 angeordnet
ist und die andere Elektrode 27b auf einer der Flanken
der Nut 60 angeordnet ist, derart, dass das elektrische
Feld zwischen den zwei Elektroden 27b und 28b im
Wesentlichen geradlinig durch den Arm 24 führt, und
ein viertes Paar Detektionselektroden 27d–28d,
die einander gegenüberliegend angeordnet
sind, wobei die Elektrode 27d auf der unteren seitlichen
Fläche 37 angeordnet
ist und die andere Elektrode 28d auf der anderen der seitlichen Flanken
der Nut 60 angeordnet ist, derart, dass das elektrische
Feld zwischen den zwei Elektroden 27d und 28d im
Wesentlichen geradlinig durch den Detektionsarm 24 führt.
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Es
sei angemerkt, dass vorteilhafterweise, wie dies in den 2b, 2c und 3a und 3b gezeigt
ist, die piezoelektrische Stimmgabel ein Quarz ist, dessen obere
und untere Hauptflächen im
Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse (z) des Quarzes sind,
und dass sich die Arme im Wesentlichen längs der mechanischen Achse
(y) des Quarzes erstrecken.
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Wohlgemerkt
können
an den in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung verschiedene Abänderungen
und/oder Verbesserungen, die für
einen Fachmann augenscheinlich sind, vorgenommen werden; insbesondere
sei angemerkt, dass die Detektions- und Anregungsarme vertauscht werden
können, wobei
der Anregungsarm dann als Detektionsarm dient und umgekehrt, dass
die Mittel zur mechanischen Entkopplung bei jeder der oben präsentierten Ausführungsformen
verwendet werden können
und dass als Stimmgabel mit kreuzweisen Elektroden bezeichnete Lösungen,
bei denen die Anregungs- und Detektionselektrodenpaare zwischen
den zwei Armen vertauscht sind, möglich sind, und zwar ohne den
Rahmen der Erfindung, der durch die angehängten Ansprüche definiert ist, zu verlassen.