JPH0443223B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0443223B2
JPH0443223B2 JP59053953A JP5395384A JPH0443223B2 JP H0443223 B2 JPH0443223 B2 JP H0443223B2 JP 59053953 A JP59053953 A JP 59053953A JP 5395384 A JP5395384 A JP 5395384A JP H0443223 B2 JPH0443223 B2 JP H0443223B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
axis
temperature
temperature measuring
oscillation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59053953A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60196634A (ja
Inventor
Toshitsugu Ueda
Fusao Kosaka
Toshio Iino
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP5395384A priority Critical patent/JPS60196634A/ja
Publication of JPS60196634A publication Critical patent/JPS60196634A/ja
Publication of JPH0443223B2 publication Critical patent/JPH0443223B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/32Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using change of resonant frequency of a crystal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (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、水晶振動子を測温素子として用いた
水晶温度計に関し、同一の水晶ウエハから構成し
た2つの水晶振動子を有し、一方の振動子を測温
素子とし、他方の振動子を基準クロツクを得るた
めの発振素子とした水晶温度計に関するものであ
る。
<従来技術> 水晶は結晶異方性を有しているので、切り出し
角を適当に選択することによつて、温度係数を零
にすることもでき、又、逆に温度係数を大きくす
ることもできる。この温度係数の大きな水晶振動
子を測温素子、温度係数の小さな水晶振動子を発
振素子として用いたものが水晶温度計で、高分解
能、高安定性に優れている。
従来、この種の水晶温度計においては、測温素
子としての水晶振動子と、基準クロツクを得る発
振素子としての水晶振動子とは、全く別々に構成
されたものであるため、多くの温度校正点を必要
とし、その校正に大変な労力を要するという欠点
があつた。
<発明の目的> 本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされ
たもので、温度校正点を減少させ、高精度の水晶
温度計を提供することを目的とする。
<発明の構成> この目的を達成する本発明の構成は、X軸又は
Y軸に対する回転角が20〜160゜の範囲で切り出し
た水晶ウエハ上に、一対の水晶振動子を作り、温
度係数の大きい水晶振動子を測温素子として用い
ると共に、温度係数の小さい水晶振動子を基準ク
ロツクを得るための発振素子として用い、X軸に
対する回転角が20〜160゜の範囲で切り出した一対
の水晶振動子は、温度係数の大きい測温素子をY
軸に対して0±20゜、または180±20゜の範囲に形
成し、温度係数の小さい発振素子をY軸に対して
60±20゜、120±20゜、240±20゜、または300±20゜の
範囲に形成し、それぞれの振動子を組み合わせて
水晶温度計とし、また、Y軸に対する回転角が20
〜160゜の範囲で切り出した水晶振動子は、温度係
数の大きい測温素子をY軸に対して90±20゜、ま
たは270±20゜の範囲に形成し、温度係数の小さい
発振素子をY軸に対して0±20゜、または180±
20゜の範囲に形成し、それぞれの振動子を組み合
わせて水晶温度計としたことを構成上の特徴とす
るものである。
<実施例> 第1図は本発明に係る水晶温度計の一例を示す
電気的なブロツク図である。この図において、1
は測温素子、2は発振素子である。これら水晶振
動子は、図示してないが、熱伝達を迅速に行うた
め、例えばヘリウムガス等が封入された熱伝導率
の高い金属ケース内に設置されている。31,3
2は増巾器で、それぞれ測温素子1、発振素子2
と共に発振回路OS1,OS2を形成しており、各発
振回路OS1,OS2から発振周波数信号f1,f2が得
られる。40は発振回路OS1からの発振周波数信
号f1を分周する分周器、4は分周器40からのパ
ルスと発振回路OS2からの発振周波数信号f2を入
力するゲート回路、5はカウンタ、6はカウンタ
5からの信号を入力する演算表示回路である。
第2図はX軸のまわりに水晶ウエハW1を切り
出す説明図で、回算角αは、X、Y、Z軸を有す
る水晶から、X軸を回転軸としてY軸からの角度
を示し、第3図はY軸のまわりに水晶ウエアW2
を切り出す説明図で、回転角αは、Y軸を回転軸
としたX軸からの角度を示している。
上記のようなX軸又はY軸に対する回転角αを
種々変えて切り出した水晶ウエハW1,W2から水
晶振動子を作り、その温度特性を求めると、第4
図の通りとなる。第4図において縦軸は共振周波
数の変化Δf/fを示す。本発明においては、第
2図または第3図においてX軸又はY軸に対する
回転角αが20〜160゜の範囲、すなわち、温度係数
が大きくなる範囲(Δf/fが−20ppm/℃以上と
なる範囲)で切り出した水晶ウエハW1,W2を使
用するものである。
第5図は、第2図で切り出した水晶ウエハW1
上に、水晶振動子C1をホトリソグラフイーの技
術とエツチングの技術によつて形成したものであ
る。第5図において、Y軸に対する面内回転角θ
の角度を種々変えて、その温度特性および等価直
列抵抗を求めると第6図および第7図に示す通り
となる。
第6図は面内回転角θに対する温度係数を示す
もので、振動子をθが0゜または180゜付近で形成し
た場合が温度係数が一番大きく、振動子をθが
90゜および270゜付近で形成した場合が温度係数が
一番小さくなる。この温度係数の曲線は180゜周期
で繰返す。
第7図は、水晶ウエハW1の切り出し角αを0゜
とし、面内回転角θを0゜として振動子を形成した
場合の等価直列抵抗の比を1とし、面内回転角を
種々変化して形成したときの等価直列抵抗の比を
プロツトしたものである。第7図によれば面内回
転角θが0゜、60゜、120゜、180゜、240゜、300゜付近

直列等価抵抗の比が低くなつている。
一対の水晶振動子を温度計として利用する場合
の条件は、第1に水晶振動子の等価直列抵抗比が
低いことであり、この値が高いと、水晶振動子の
出力を高入力インピーダンスの回路で受けたり、
低容量のシールド線を使つて信号の減衰を防いだ
りせねばならず、回路側の負担が大きくなる。第
2の条件としては、測温素子の温度係数は大き
く、発振素子の温度係数は小さくし、かつ、その
差を大きくする必要がある。
上記、水晶温度度計の条件を満たす水晶振動子
として、温度係数の差を大きくするためには、前
記第6図から、測温素子を面内回転角θが0゜また
は180゜として形成し、発振素子を90゜または270゜と
して形成すればよい。一方、等価直列抵抗を小さ
くするためには、第7図から、面内回転角θを
60゜、120°、240゜、300°のいずれかにする必要があ
る。この場合測温素子は面内回転角θを0゜または
180゜に選べば温度係数も大きく、等価直列抵抗比
も小さいので都合がよいが、発振素子は両内回転
角θを温度係数の小さい90゜または270゜に選ぶと、
等価直列抵抗比が無限大になり具合いが悪い。そ
こで、温度係数は少し大きくなるが、等価直列抵
抗比が小さい60°、120°、240°、300゜にする。
このような面内回転角θにおける振動を水晶ウ
エハW1上にすべて形成したものを8図に示す。
第8図において、イ,ロは,Y軸に対してそれぞ
れ0゜、180゜で形成した測温素子、ハ,ニ,ホ,ヘ
は発振素子であり、水晶温度計として測温素子お
よび発振素子を一対としてそれぞれ組み合わせて
使用する。
第9図は第3図で示したY軸に対する回転角が
20〜160゜の範囲で切り出した水晶ウエハW2上に、
水晶振動子C2をホトリソグラフイーとエツチン
グの技術によつて形成したもので、この図におい
て、Y軸に対する面内回転角θの角度を種々変え
て、その温度特性および等価直列抵抗比を求める
と、第10図、第11図に示す通りとなる。これ
らの図によれば、θが90゜および270゜付近で温度
係数が一番大きくなり、0゜および180゜付近で温度
係数が小さくなる。また等価直列抵抗比は、0゜、
90゜、180゜、270゜付近で小さくなる。従つて測温素
子としては面内回転角θを90゜または270゜で形成
し、発振素子としては0゜または180゜付近で形成す
ればよい。
このような面内回転角度θにおける振動子を水
晶ウエアW2上にすべて形成したものを第12図
に示す。第12図において、イ′,ロ′はY軸に対
してそれぞれ90゜、270゜で形成した測温素子、
ハ′,ニ′は発振素子であり、それぞれを一対とし
て組み合わせて使用する。
第13図は、上述のX軸又はY軸に対する回転
角αが20〜160゜の範囲で切り出した同一のウエハ
上の水晶振動子を形成したもので、第13図aは
第8図の測温素子ロ、発振素子ニを組合わせたも
の、第13図bは第12図のロ′で測温素子を形
成し、この測温素子の中に発振素子ハ′を形成し
たものである。
このような構成の水晶振動子は、測温素子と発
振素子とが同一の水晶ウエハ上にホトリソグラフ
イーとエツチングの技術によつて同一工程で作ら
れるもので、両水晶振動子の面内回転角θを常に
正確な値に維持することができる。また両振動子
を同一工程で得ることから、電極やゴミの付着等
の影響をほぼ同じにできる。従つて、水晶ウエハ
の切り出し角αを正確に定めて周波数を得るよう
にすれば、各種の外乱の影響をキヤンセルするこ
とができる。
第1図に戻り、測温素子を含む発振回路OS1
らは、温度に関連した周波数信号f1が出力され、
また発振素子を含む発振回路OS2からは、温度に
対してほとんど影響されない周波数信号f2(基準
クロツク信号)が出力される。分周器40は、周
波数信号f1を分周し、ゲート4に印加し、ゲート
4はこれが開となつている間、周波数信号f2をカ
ウンタ5に印加する。カウンタ5はこの信号を計
数する。演算表示回路6は、カウンタ5からの計
数値を入力し、これから温度に変換する演算、リ
ニアライズのための演算等を行つて、演算結果を
表示する。
<効果> 以上、実施例と共に具体的に説明したように、
本発明によれば、2つの水晶振動子をフオトリソ
グラフイーとエツチングの技術により同一ウエハ
上に形成し、等価直列抵抗比が小さく、温度係数
の大きな角度に測温素子を、温度係数の小さな角
度に発振素子を形成したので、校正点数が少な
く、高精度で、かつ、発振回路の簡単な水晶温度
計を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る水晶温度計の一例を示す
電気的なブロツク図、第2図および第3図は水晶
ウエハを切り出す説明図、第4図は水晶ウエハの
切り出し角に対する温度特性を示す線図、第5図
乃至第12図は水晶ウエハ上に面内回転角θで水
晶振動子を種々形成した場合の、温度特性および
等価直列抵抗比を示す説明図、第13図は測温素
子および発振素子の形状の一例を示す説明図であ
る。 1……測温素子、2……発振素子、31,32
……増巾器、OS1,OS2……発振回路、4……分
周器、5……カウンタ、6……演算表示回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水晶からX軸まわりの回転角が20〜160゜の範
    囲で水晶ウエハを切出し、 前記水晶ウエハのY軸に対して0±20゜、また
    は180±20゜の範囲に形成した振動子のいずれかを
    測温素子とし、 前記水晶ウエハのY軸に対して60±20゜、120±
    20゜、240±20゜または300±20゜の範囲で形成した振
    動子のいずれかを基準クロツクを得るための発振
    素子とし、 前記測温素子と発振素子を組合せたことを特徴
    とする水晶温度計。 2 水晶からY軸まわりの回転角が20〜160゜の範
    囲で水晶ウエハを切出し、 前記水晶ウエハのY軸に対して90±20゜、また
    は270±20゜の範囲に形成した振動子のいずれかを
    測温素子とし、 前記水晶ウエハのY軸に対して0±20゜または
    180±20゜の範囲で形成した振動子のいずれかを基
    準クロツクを得るための発振素子とし、前記測温
    素子と発振素子を組合せたことを特徴とする水晶
    温度計。
JP5395384A 1984-03-21 1984-03-21 水晶温度計 Granted JPS60196634A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5395384A JPS60196634A (ja) 1984-03-21 1984-03-21 水晶温度計

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5395384A JPS60196634A (ja) 1984-03-21 1984-03-21 水晶温度計

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60196634A JPS60196634A (ja) 1985-10-05
JPH0443223B2 true JPH0443223B2 (ja) 1992-07-15

Family

ID=12957080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5395384A Granted JPS60196634A (ja) 1984-03-21 1984-03-21 水晶温度計

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60196634A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5607236A (en) * 1987-02-27 1997-03-04 Seiko Epson Corporation Quartz oscillator temperature sensor
JP4679782B2 (ja) * 1999-12-10 2011-04-27 富士通株式会社 温度センサ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5195885A (ja) * 1975-01-09 1976-08-23
JPS5854719A (ja) * 1981-09-29 1983-03-31 Seiko Instr & Electronics Ltd 音叉型屈曲水晶振動子
JPS59128422A (ja) * 1983-01-13 1984-07-24 Yokogawa Hokushin Electric Corp 水晶温度計

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5195885A (ja) * 1975-01-09 1976-08-23
JPS5854719A (ja) * 1981-09-29 1983-03-31 Seiko Instr & Electronics Ltd 音叉型屈曲水晶振動子
JPS59128422A (ja) * 1983-01-13 1984-07-24 Yokogawa Hokushin Electric Corp 水晶温度計

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60196634A (ja) 1985-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4484382A (en) Method of adjusting resonant frequency of a coupling resonator
US4039969A (en) Quartz thermometer
Smith et al. Temperature dependence of the elastic, piezoelectric, and dielectric constants of lithium tantalate and lithium niobate
US4872765A (en) Dual mode quartz thermometric sensing device
CA1193882A (en) Temperature sensor
EP0054447B1 (en) Stress-compensated quartz resonators
JPH0443223B2 (ja)
JPS6129652B2 (ja)
JPH0434090B2 (ja)
US4631437A (en) Stress compensated piezoelectric crystal device
Spassov Piezoelectric quartz resonators as highly sensitive temperature sensors
JPH0525057B2 (ja)
JPS62190905A (ja) 弾性表面波装置
JPS58166230A (ja) 水晶温度計
JPH0156564B2 (ja)
CN116429281B (zh) 基于阵列结构的谐振器以及测温方法
Dulmet et al. Lagrangian effective material constants for the modeling of thermal behavior of acoustic waves in piezoelectric crystals. II. Applications and numerical values for quartz
JPH0151135B2 (ja)
JPH035876Y2 (ja)
JP2003229724A (ja) Fm検波回路
Spencer Transverse Thickness Modes in BT‐Cut Quartz Plates
JPS6326852B2 (ja)
JPH026654Y2 (ja)
JP2003023339A (ja) 水晶振動子
JP3260403B2 (ja) 捩り水晶振動子