JP3576670B2 - 圧電素板の周波数測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電素板を上電極と下電極との間に配置して固有周波数を求める周波数測定装置において、上電極を装置本体に支持する際に下電極の電極面との間で平行度を確実に確保することができる支持構造を備えた周波数測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の圧電デバイス等に用いられる圧電振動子としては、水晶素板が多く利用されているが、この水晶素板の固有周波数を測定する方法としては、接触方式と非接触方式の２通りがある。接触方式は周波数測定誤差が大きいため、周波数測定誤差の少ない非接触方式が主流である。
従来の非接触方式による周波数測定装置は、図３に示すような構造を有する。即ち、この周波数測定装置１は、装置本体２により上下動可能に支持されたシャフト３と、シャフト３の上下の移動量を調整可能にするマイクロメ−タ−４とを有し、このシャフト３にはセラミックジョイント５が結合し、上電極６がセラミックジョイント５に着脱自在に固定されている。尚、上電極６は被測定物である水晶素板の大きさによってその電極面積を変える必要があるため、セラミックジョイント５により着脱自在となっている。一方、固定された下電極７が上電極６に対向配置され、上下電極にそれぞれ印荷電圧用のリ−ド線８、９の一端が接続し、その他端は図示しないネットワ−クアナライザに接続している。
測定時には下電極７上に水晶素板を載置し、上電極６と水晶素板７との隙間（ギャップ）が一定値となるように上電極面の高さをマイクロメ−タ−４を用いて調整する。
このギャップ調整を行った後で、ネットワ−クアナライザにより水晶素板の固有周波数の測定が行われる。尚、測定によって求められた固有周波数は、前記ギャップによって生じる浮遊容量を含む条件下で求めたものであるから、本来の固有周波数とは前記浮遊容量の分だけ一定量ずれている。従って、本来の固有周波数の算出に当たっては、この浮遊容量分に相当するずれ量を除いた値として算出される。
【０００３】
【発明の解決しようとする課題】
しかし、従来の周波数測定装置にあっては、上電極６とセラミックジョイント５に夫々ネジ山が形成され、セラミックジョイント５と上電極６とを直接的に螺着固定していたため、上電極６をセラミックジョイント５にねじ込む際の力加減により上電極の電極面の平行性、下電極との間の間隙が変化するという問題があった。上電極面との平行性が変化すると、前記浮遊容量の値が変化を起こして、水晶素板の測定周波数が変化するため、上電極を交換する度に水晶素板の周波数が変化することになり、正確な固有周波数の測定が困難となっていた。この点は、上電極を交換するタイプの周波数測定装置において大きな問題となっている。本発明は上記に鑑みてなされたものであり、上電極を交換するタイプの周波数測定装置において、上電極と、測定装置シャフト側に設けたジョイントとをネジ結合する場合に発生していた欠点である上電極の平行性等の確保の困難性と、それに起因した浮遊容量の変動による被測定対象物の周波数測定精度の低下という問題を解決することができる圧電素板の周波数測定装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】
上記目的を達成する為、請求項１の発明は、圧電素板の固有周波数を測定する為の周波数測定装置であって、圧電素板を上電極と下電極との間に配置して固有周波数を求めるものにおいて、前記上電極は、前記下電極の電極面と平行な基準面を有する基準電極と、該基準電極と接触する接触面及び該接触面と平行な電極面を有した測定電極と、前記基準電極と前記測定電極を包摂して接触固定するホルダとを備え、前記測定電極の接触面と基準電極の基準面とが均一に接触するように該ホルダと該測定電極との圧接部にＯリングを配置したことを特徴とする。請求項２の発明は、前記ホルダは基準電極の外周にねじ込み方式で固定されることを特徴とする。
請求項３の発明は、前記ホルダの内壁に設けた弾性変形可能な鈎部が、前記基準電極に設けられた溝部内に嵌合することにより、該ホルダが該基準電極に固定されることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した形態例に基づいて詳細に説明する。なお、図３に示した測定装置の全体構造を併せて参照する。
図１（ａ） 及び（ｂ） は本発明にかかる周波数測定装置の上電極（基準電極）の構成を示した一部断面斜視図、及び分解斜視図である。同図において、マイクロメ−タ−により上下の移動量が調整可能なシャフト３に対して、セラミックジョイント５が結合している構成は従来と同様である。
本発明の測定装置の電極構造は、セラミックジョイント５に固定された上側電極である基準電極１０と、基準電極１０の下面に接触する測定電極１５と、測定電極１５を内部に保持した状態で基準電極外周に固定されるホルダ１２と、測定電極１５とホルダ１２の内底面との間に介在するＯリング１６とから概略構成されている。
前記セラミックジョイント５には、図示しない下電極面と平行な基準面を有する基準電極１０が予め結合一体化している。基準電極１０は、図示しないリ−ド線接続用端子と、内壁に雌螺子部を有したホルダ１２に螺着固定するためのネジ部１１と、を有している。
【０００６】
測定電極１５は、大径の円筒体１５ａと小径の円筒体１５ｂを同軸状に一体化することにより構成された導電体であり、前記基準電極１０の下面（基準面１０ａ）と接触する上面の接触面１５ａ’と、被測定対象物としての水晶素板（圧電素板）に対向する電極面１５ｂ’とが平行に構成されており、電極面１５ｂ’の面積を素板の大きさによって変える必要があるため、測定電極１５を基準電極１０に対して、ホルダ１２を用いて着脱自在に結合できるように構成している。
即ち、固定用のホルダ１２は上面が開口した中空円筒体であり、内底面中央部には測定電極１５の小径円筒体１５ｂを突出させるための穴１２ａが形成されている。該ホルダ１２内に測定電極を差し込んで小径円筒体１５ｂを穴１２ａから下方へ突出させた状態で、ホルダ１２内壁の雌螺子部を基準電極１０のネジ部１１に螺合することにより、基準電極１０の基準面１０ａと測定電極１５の電極面１５ａ’とを接触固定している。その際、前記基準面１０ａと電極面１５ａ’とが均一に接触するように、ホルダ１２の内底面と、測定電極１５の大径円筒体１５ａの下面との圧接部にＯリング１６を配置する。Ｏリング１６は、断面形状が円形のゴム材等の弾性体をリング状に成形したものであって、上記圧接部に介在することにより、ホルダのねじ込み固定によって生じる測定電極１５の傾きを補正し、前記基準面１０ａと電極面１５ａ’との間の接触力を均一に保つ効果を有する。従って、測定電極１５の電極面１５ａ’と下電極の電極面を常に平行にすることができ、上記一定のギャップ量の影響を含んだ状態の正確な固有周波数を常に測定することができる。
【０００７】
図３（ａ） は本発明の周波数測定装置の基準電極及びホルダの変形形態例の分解斜視図、（ｂ） は組み付け状態を示す断面図であって、この実施例の基準電極１０は外周面にホルダ固定用の溝部２０を有し且つリード線と接続された円筒体であり、基準電極１０の外周面に嵌合するホルダ１２は、その内壁上部に基準電極の溝部２０に嵌合可能な突起形状の鈎部２１と、上端縁に所定の周方向間隔で配置されたスリット２２と、内底面の穴１２ａとを有する。鈎部２１は、ホルダの溝部２０に着脱可能に嵌合する形状を有し、スリット２２は鈎部２１を径方向に弾性変形させるためのものである。測定電極１５は、小径円筒体１５ｂを穴１２ａから突出させるようにホルダ１２内に収納され、ホルダ１２の内底面と大径円筒体１５ａの底面との間にはＯリング１６が配置される。このようにホルダ１２内にＯリング１６と測定電極１５を収納した状態でホルダ１２の上部開口内に基準電極２０を圧入することにより組付けが行われる。即ち、基準電極１０の下部２３をホルダ１２の上部開口内に押し込むと、下部２３の下面がスリット２２により画成された各鈎部２１を外径方向に押し広げながらホルダ内部に移動して行き、下部２３の上端部が鈎部２１を通過した時点で鈎部２１は内径方向へ原形復帰して溝部２０内に嵌合状態となる。
この実施例でも、第１の形態例の場合と同様にホルダ１２内に測定電極１５とＯリング１６とを挿入した状態で、基準電極１０の溝部２０にホルダの鈎部２１が嵌合することによって測定電極が固定される。従って、測定電極の電極面１５ｂ’と基準電極の基準面１０ａとが平行な状態で密着し、測定電極の電極面と下電極面とが必ず平行となり精度の高い測定を行うことが可能となる。
【０００８】
【発明の効果】
本発明は以上のように固定された下電極の上方に対向配置された上電極に対して測定電極を着脱自在に取付ける際に、上電極と測定電極を包摂する中空筒状のホルダを用い、しかもホルダの内底面と測定電極との間にＯリングを介在させたので、上電極とホルダとを螺着により結合した場合は勿論、溝と鈎との雄雌結合によった場合であっても、測定電極の測定面と下電極面とを平行に保つことが容易となり、水晶素板の固有周波数を測定する上で安定した測定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ） は本発明の一形態例の要部斜視断面図、（ｂ） は分解斜視図。
【図２】（ａ） は本発明の他の形態例の分解斜視図、（ｂ） は組み付け状態の断面図。
【図３】従来例及び本発明を適用する周波数測定装置の一部構成図。
【符号の説明】
１ 周波数測定装置、２ 装置本体、３ シャフト、４ マイクロメ−タ−、５セラミックジョイント、６ 上電極、７ 下電極、８、９ リ−ド線、
１０ 基準電極、１０ａ 基準面、１２ ホルダ、１５ 測定電極、１５ａ 大径円筒体，１５ｂ 小径円筒体，１５ａ’接触面，１５ｂ’ 電極面、１６ Ｏリング、２１ 鈎部、２２ スリット。

Claims (3)

1. 圧電素板の固有周波数を測定する為の周波数測定装置であって、圧電素板を上電極と下電極との間に配置して固有周波数を求めるものにおいて、
   前記上電極は、前記下電極の電極面と平行な基準面を有する基準電極と、該基準電極と接触する接触面及び該接触面と平行な電極面を有した測定電極と、前記基準電極と前記測定電極を包摂して接触固定するホルダとを備え、前記測定電極の接触面と基準電極の基準面とが均一に接触するように該ホルダと該測定電極との圧接部にＯリングを配置したことを特徴とする圧電素板の周波数測定装置。
2. 前記ホルダは基準電極の外周にねじ込み方式で固定されることを特徴とする請求項１記載の圧電素板の周波数測定装置。
3. 前記ホルダの内壁に設けた弾性変形可能な鈎部が、前記基準電極に設けられた溝部内に嵌合することにより、該ホルダが該基準電極に固定されることを特徴とする請求項１記載の圧電素板の周波数測定装置。

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