JPH0150134B2 - - Google Patents
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- JPH0150134B2 JPH0150134B2 JP7986281A JP7986281A JPH0150134B2 JP H0150134 B2 JPH0150134 B2 JP H0150134B2 JP 7986281 A JP7986281 A JP 7986281A JP 7986281 A JP7986281 A JP 7986281A JP H0150134 B2 JPH0150134 B2 JP H0150134B2
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- vibration mode
- vibration
- vibrating
- vibrator
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- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は３本の振動枝を有し、長さたて１次振
動モードで動作する圧電振動子（以下簡単のため
Ｅ型振動子と称する）の共振周波数温度特性の改
良に関する。
動モードで動作する圧電振動子（以下簡単のため
Ｅ型振動子と称する）の共振周波数温度特性の改
良に関する。
第１図は従来及び本発明に係るＥ型振動子の外
形を示す斜視図である。第１図において３本の振
動枝１，２，３、の枝幅寸法及び長さ寸法は、そ
れぞれ３本ともほぼ等しくなつている。従来のＥ
型振動子は、利用しようとしている長さたて１次
振動モードの他の各種の振動モードが高次振動を
含めて無数に存在しており、これらの振動モード
は利用しようとしている振動モードに対しては不
要なものと考え、長さたて１次振動モードが、他
の振動モードと出来るだけ結合しないようにする
ことが行われてきた。そのため従来のＥ型振動子
は共振周波数の温度特性を良くするのには限界が
あつた。
形を示す斜視図である。第１図において３本の振
動枝１，２，３、の枝幅寸法及び長さ寸法は、そ
れぞれ３本ともほぼ等しくなつている。従来のＥ
型振動子は、利用しようとしている長さたて１次
振動モードの他の各種の振動モードが高次振動を
含めて無数に存在しており、これらの振動モード
は利用しようとしている振動モードに対しては不
要なものと考え、長さたて１次振動モードが、他
の振動モードと出来るだけ結合しないようにする
ことが行われてきた。そのため従来のＥ型振動子
は共振周波数の温度特性を良くするのには限界が
あつた。
本発明の目的は、共振周波数の温度特性が常温
付近で比較的フラツトになるＥ型振動子を提案す
ることにある。
付近で比較的フラツトになるＥ型振動子を提案す
ることにある。
この目的を達成するために、本発明では、水晶
からなる圧電振動子のカツト方位はＺカツトの状
態からＸ軸のまわりで角度θだけ回転されてお
り、振動枝の幅寸法は３本ともほぼ等しく、振動
枝の長さ寸法も３本ともほぼ等しく、３本の振動
枝の各側面は励振用の金属薄膜電極が固着され、
中央の振動枝と両側の振動枝とは互に逆位相で振
動を行う圧電振動子において、長さたて１次振動
モードと該圧電振動子に存在するねじり２次振動
モードとが結合するように構成したことを特徴と
している。
からなる圧電振動子のカツト方位はＺカツトの状
態からＸ軸のまわりで角度θだけ回転されてお
り、振動枝の幅寸法は３本ともほぼ等しく、振動
枝の長さ寸法も３本ともほぼ等しく、３本の振動
枝の各側面は励振用の金属薄膜電極が固着され、
中央の振動枝と両側の振動枝とは互に逆位相で振
動を行う圧電振動子において、長さたて１次振動
モードと該圧電振動子に存在するねじり２次振動
モードとが結合するように構成したことを特徴と
している。
以下本発明を詳細に説明する。第２図及び第３
図は従来のＥ型振動子に存在する２つの振動モー
ドを示す。第２図は長さたて１次振動モードを示
し、第３図は第１図YY断面からみた場合のねじ
り１次振動モードを示す。矢印４は振動変位のお
およその方向と大きさを示し、点線５は振動変位
零の時刻から（1/4）周期後の時刻における振動
変位を示す。ねじり振動モードは簡単のため１次
振動モードだけを示し、高次振動モードは省略し
た。
図は従来のＥ型振動子に存在する２つの振動モー
ドを示す。第２図は長さたて１次振動モードを示
し、第３図は第１図YY断面からみた場合のねじ
り１次振動モードを示す。矢印４は振動変位のお
およその方向と大きさを示し、点線５は振動変位
零の時刻から（1/4）周期後の時刻における振動
変位を示す。ねじり振動モードは簡単のため１次
振動モードだけを示し、高次振動モードは省略し
た。
上記２種類の振動モードの共振周波数は、振動
枝１の長さ寸法をｌ、幅寸法をｈ、厚さ寸法をｔ
として、第４図に示すような片持はりで近似する
と次のように表わせる。
枝１の長さ寸法をｌ、幅寸法をｈ、厚さ寸法をｔ
として、第４図に示すような片持はりで近似する
と次のように表わせる。
長さたて振動の場合
ここでfL：長さたて振動の共振周波数
Ｅ：振動子材料のヤング率
ρ：振動子材料の密度
ｎ：振動の次数（ｎ＝１、２、３……）
ねじり振動の場合
ここでfT：ねじり振動の共振周波数
Ｇ：振動子材料の剛性率
Ａ：（ｈ／ｔ）に依存する定数でｈ≫ｔのときは
ほぼ一定値（Ａ＝1.0）となる ｍ：振動の次数（ｍ＝１、２、３……） 上記(1)、(2)式で示される共振周波数の公式は、
それぞれの振動モードが単独に存在している場
合、即ち振動モードの結合がない場合のものであ
る。しかし２つの振動モードの結合がある場合に
は、fLとfTが非常に接近しているため(1)、(2)式か
ら fL＝fT ……(3) として、たて振動モードとねじり振動モードが結
合を起すための振動子枝寸法のおおよその関係式
が得られる。(1)、(2)、(3)式からこの関係式は次の
ようになる。
ほぼ一定値（Ａ＝1.0）となる ｍ：振動の次数（ｍ＝１、２、３……） 上記(1)、(2)式で示される共振周波数の公式は、
それぞれの振動モードが単独に存在している場
合、即ち振動モードの結合がない場合のものであ
る。しかし２つの振動モードの結合がある場合に
は、fLとfTが非常に接近しているため(1)、(2)式か
ら fL＝fT ……(3) として、たて振動モードとねじり振動モードが結
合を起すための振動子枝寸法のおおよその関係式
が得られる。(1)、(2)、(3)式からこの関係式は次の
ようになる。
(4)式は本発明のＥ型振動子の振動枝断面寸法が
近似的に満足すべき関係式である。(4)式は振動枝
の長さ寸法ｌを含んでいないため、長さ寸法ｌは
任意に設定できる。即ち本発明のＥ型振動子の共
振周波数の設定にはかなりの自由度がある。
近似的に満足すべき関係式である。(4)式は振動枝
の長さ寸法ｌを含んでいないため、長さ寸法ｌは
任意に設定できる。即ち本発明のＥ型振動子の共
振周波数の設定にはかなりの自由度がある。
第５図は水晶からなる本発明実施例のカツト方
位を説明する図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸はそ
れぞれ水晶の電気軸、機械軸及び光軸を示す。振
動子１１はＺカツトの状態からＸ軸のまわりで、
角度θ（θの正の方向は反時計方向とする）だけ
回転されている。第６図は本発明実施例及び従来
例における共振周波数温度特性を示す特性図であ
る。曲線Ａは本発明実施例の場合で、長さたて１
次振動モード（ｎ＝１）とねじり２次振動モード
（ｍ＝２）が結合しており、共振周波数は約480K
Hz、θ＝−11゜、（ｈ／ｔ）＝4.45である。この場
合(4)式より計算された（ｈ／ｔ）の値は4.09とな
る。この程度の差は(4)式がかなり近似的なもので
あることからやむをえない。曲線Ｂは従来のＥ型
振動子の場合で、長さたて１次振動モードはねじ
り振動モードとほとんど結合していない状態にあ
る。この場合の共振周波数は約500KHzで（ｈ／
ｔ）＝2.5、θ＝0゜である。第６図からわかるよう
に、０〜40℃間における周波数偏差（Δf／f0）は
本発明実施例の方が従来のＥ型振動子よりも若干
小さくなつている。第７図Ａは本発明実施例の電
極配置を示す斜視図である。水晶からなる振動枝
１，２，３の表面には、金属薄膜電極６，７が蒸
着等によつて固着されている。振動枝１，２，３
の先端には、周波数微調整用の付加質量として、
金属膜８が固着されている。第７図Ｂは振動枝
１，２，３のYY断面図（第１図参照）より見た
電極接続の説明図である。矢印は電界の方向を示
す。端子９，１０に振動子１１（第７図Ａ参照）
の長さたて１次振動の共振周波数に等しい周波数
の電圧を印加すれば、振動子１１は長さたて１次
振動モードとねじり２次振動モードが混りあつた
形の振動モードで振動する。第８図は本発明実施
例の支持構造を示す斜視図である。振動子１１の
電極端子９，１０は、円筒形。
位を説明する図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸はそ
れぞれ水晶の電気軸、機械軸及び光軸を示す。振
動子１１はＺカツトの状態からＸ軸のまわりで、
角度θ（θの正の方向は反時計方向とする）だけ
回転されている。第６図は本発明実施例及び従来
例における共振周波数温度特性を示す特性図であ
る。曲線Ａは本発明実施例の場合で、長さたて１
次振動モード（ｎ＝１）とねじり２次振動モード
（ｍ＝２）が結合しており、共振周波数は約480K
Hz、θ＝−11゜、（ｈ／ｔ）＝4.45である。この場
合(4)式より計算された（ｈ／ｔ）の値は4.09とな
る。この程度の差は(4)式がかなり近似的なもので
あることからやむをえない。曲線Ｂは従来のＥ型
振動子の場合で、長さたて１次振動モードはねじ
り振動モードとほとんど結合していない状態にあ
る。この場合の共振周波数は約500KHzで（ｈ／
ｔ）＝2.5、θ＝0゜である。第６図からわかるよう
に、０〜40℃間における周波数偏差（Δf／f0）は
本発明実施例の方が従来のＥ型振動子よりも若干
小さくなつている。第７図Ａは本発明実施例の電
極配置を示す斜視図である。水晶からなる振動枝
１，２，３の表面には、金属薄膜電極６，７が蒸
着等によつて固着されている。振動枝１，２，３
の先端には、周波数微調整用の付加質量として、
金属膜８が固着されている。第７図Ｂは振動枝
１，２，３のYY断面図（第１図参照）より見た
電極接続の説明図である。矢印は電界の方向を示
す。端子９，１０に振動子１１（第７図Ａ参照）
の長さたて１次振動の共振周波数に等しい周波数
の電圧を印加すれば、振動子１１は長さたて１次
振動モードとねじり２次振動モードが混りあつた
形の振動モードで振動する。第８図は本発明実施
例の支持構造を示す斜視図である。振動子１１の
電極端子９，１０は、円筒形。
第１図は従来及び本発明に係るＥ型振動子の形
状を示す斜視図、第２図は従来のＥ型振動子に存
在する長さたて１次振動モードを示す平面図、第
３図は第１図YY断面からみた場合のねじり１次
振動モードを示す断面図、第４図は一般的な片持
はりの斜視図、第５図は本発明のカツト方位の説
明図、第６図は本発明実施例及び従来例の共振周
波数温度特性を示す特性図、第７図Ａは本発明実
施例の金属薄膜電極の配置を示す斜視図、第７図
Ｂは金属薄膜電極の接続の説明図、第８図は本発
明のＥ型振動子の支持構造を示す斜視図である。 １，２，３……振動子、４……振動変位の方向
と大きさ、５……振動モード、６，７……金属薄
膜電極、９，１０……電極端子、１１……本発明
実施例の振動子、１２……気密端子、１３，１４
……ステム、１５……導電接着剤。
状を示す斜視図、第２図は従来のＥ型振動子に存
在する長さたて１次振動モードを示す平面図、第
３図は第１図YY断面からみた場合のねじり１次
振動モードを示す断面図、第４図は一般的な片持
はりの斜視図、第５図は本発明のカツト方位の説
明図、第６図は本発明実施例及び従来例の共振周
波数温度特性を示す特性図、第７図Ａは本発明実
施例の金属薄膜電極の配置を示す斜視図、第７図
Ｂは金属薄膜電極の接続の説明図、第８図は本発
明のＥ型振動子の支持構造を示す斜視図である。 １，２，３……振動子、４……振動変位の方向
と大きさ、５……振動モード、６，７……金属薄
膜電極、９，１０……電極端子、１１……本発明
実施例の振動子、１２……気密端子、１３，１４
……ステム、１５……導電接着剤。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ カツト方位がＺカツトの状態からＸ軸のまわ
りに角度θ（θの正の方向は反時計方向とする）
だけ回転した３本の振動枝を有する水晶からなる
圧電振動子にあつて、該振動枝の幅寸法は３本と
もほぼ等しくかつ前記振動枝の長さ寸法も３本と
もほぼ等しく、３本の前記振動枝の各側面は励振
用の金属薄膜電極が固着され、中央の振動枝と両
側の振動枝とは互に逆位相で振動を行う圧電振動
子において、 長さたて１次振動モード（ｎ＝１）と該圧電振
動子に存在するねじり２次振動モード（ｎ＝２）
とが結合するように構成することを特徴とする圧
電振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7986281A JPS57194614A (en) | 1981-05-26 | 1981-05-26 | Piezoelectric oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7986281A JPS57194614A (en) | 1981-05-26 | 1981-05-26 | Piezoelectric oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57194614A JPS57194614A (en) | 1982-11-30 |
| JPH0150134B2 true JPH0150134B2 (ja) | 1989-10-27 |
Family
ID=13702006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7986281A Granted JPS57194614A (en) | 1981-05-26 | 1981-05-26 | Piezoelectric oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57194614A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002031975A1 (fr) * | 2000-10-10 | 2002-04-18 | Citizen Watch Co., Ltd. | Dispositif produisant des vibrations de torsion |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61120677A (ja) * | 1984-11-16 | 1986-06-07 | 日立マクセル株式会社 | 超音波ねじり楕円振動子 |
| JPS61149278A (ja) * | 1984-12-22 | 1986-07-07 | 日立マクセル株式会社 | 双共振型超音波楕円振動子 |
| JPH0894362A (ja) * | 1994-09-20 | 1996-04-12 | Yoshiro Tomikawa | 振動型ジャイロスコープ |
| DE112006000022T5 (de) * | 2005-03-28 | 2007-04-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer Dickendehnungsresonator |
| WO2007029280A1 (ja) | 2005-03-28 | 2007-03-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 厚み縦圧電共振子 |
-
1981
- 1981-05-26 JP JP7986281A patent/JPS57194614A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002031975A1 (fr) * | 2000-10-10 | 2002-04-18 | Citizen Watch Co., Ltd. | Dispositif produisant des vibrations de torsion |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57194614A (en) | 1982-11-30 |
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