JPS58166230A - 水晶温度計 - Google Patents
水晶温度計Info
- Publication number
- JPS58166230A JPS58166230A JP4958682A JP4958682A JPS58166230A JP S58166230 A JPS58166230 A JP S58166230A JP 4958682 A JP4958682 A JP 4958682A JP 4958682 A JP4958682 A JP 4958682A JP S58166230 A JPS58166230 A JP S58166230A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- quartz
- crystal
- frequency
- thermometer
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/32—Measuring 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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水晶温度計に関するものであり、さらに詳しく
は、広い温度範囲で周波数温度特性が直線性を示す水晶
振動子をセンサーに使用した水晶温度計に関するもので
ある。
は、広い温度範囲で周波数温度特性が直線性を示す水晶
振動子をセンサーに使用した水晶温度計に関するもので
ある。
従来より、水晶振動子の振動周波数の温度依存性を利用
して温度計をつくることが考えられていた。
して温度計をつくることが考えられていた。
水晶は異方性の六方晶系結晶であり、切出角により特性
が大きく変化するが、水晶結晶そのものの物理的性質は
非常に安定であり、広い温度範囲で周波数温度特性が直
線性を示す切出角を発見できれば、すばらしい温度測定
素子として使用できる。
が大きく変化するが、水晶結晶そのものの物理的性質は
非常に安定であり、広い温度範囲で周波数温度特性が直
線性を示す切出角を発見できれば、すばらしい温度測定
素子として使用できる。
現在、実用化されている水晶温度計はセンサーである水
晶振動子の周波数温度特性が直線性を示さない為に、マ
イコンにて補正する必要があり、補正をしても測定でき
る温度範囲は狭いものであった。Ｙｓカットと称する振
動子で一５０℃〜＋１２０℃、ＬＣカットでも一り０℃
〜＋２５０℃程度であった。又マイフンを使用する為に
温度計が高価になってしまっていた。
晶振動子の周波数温度特性が直線性を示さない為に、マ
イコンにて補正する必要があり、補正をしても測定でき
る温度範囲は狭いものであった。Ｙｓカットと称する振
動子で一５０℃〜＋１２０℃、ＬＣカットでも一り０℃
〜＋２５０℃程度であった。又マイフンを使用する為に
温度計が高価になってしまっていた。
本発明は前記欠点に鑑みてなされたものである。
本発明に使用する水晶のカットは、厚み振動理論をベー
スにした計算で発見され、二重回転により得られる。こ
の振動子には、ｒａＪモードと呼ばれる縦波と「ｂ」モ
ード、「Ｃ」モードと呼ばれる２つの横波が存在する。
スにした計算で発見され、二重回転により得られる。こ
の振動子には、ｒａＪモードと呼ばれる縦波と「ｂ」モ
ード、「Ｃ」モードと呼ばれる２つの横波が存在する。
そのうちｒｂＪモードと「Ｃ」モードは広い温度範囲で
周波数温度特性がすばらしい直線性を示す。
周波数温度特性がすばらしい直線性を示す。
薄い水晶板の厚み振動モードの周波数式は、 ′で与
えられる。ｊ’ ｈ ｙ＝はそれぞれ水晶板の冑度と厚
さであり、Ｃは固有値である。
えられる。ｊ’ ｈ ｙ＝はそれぞれ水晶板の冑度と厚
さであり、Ｃは固有値である。
どんなカット角の水晶板の周波数も温度Ｔに関してテー
ラ−展開できる。式（１）を使用して近似的に ２
１ ｆσ）’；；ｆＱ’、）（１＋ｃＸ（Ｔ−Ｔｏ）＋Ｈβ
σ−十百γ（Ｔ−Ｔ−”ｌ−＋２１で表わされる。ここ
で ひ、β、γは夫々水晶の一次、二次、三次温度係数であ
る。 □ 第１図は水晶のカット角を説明する為の図であり、Ｘ軸
、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ水晶の電気軸、機械軸、光軸で
ある。Ｙ軸に直交する平面に平行な板（Ｙ板）を２軸の
回りに角度ψ回転し、新しくできたＸ／軸の回りにθ回
転する。それぞれ、反時計方向に回転するのを正とする
。
ラ−展開できる。式（１）を使用して近似的に ２
１ ｆσ）’；；ｆＱ’、）（１＋ｃＸ（Ｔ−Ｔｏ）＋Ｈβ
σ−十百γ（Ｔ−Ｔ−”ｌ−＋２１で表わされる。ここ
で ひ、β、γは夫々水晶の一次、二次、三次温度係数であ
る。 □ 第１図は水晶のカット角を説明する為の図であり、Ｘ軸
、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ水晶の電気軸、機械軸、光軸で
ある。Ｙ軸に直交する平面に平行な板（Ｙ板）を２軸の
回りに角度ψ回転し、新しくできたＸ／軸の回りにθ回
転する。それぞれ、反時計方向に回転するのを正とする
。
第２図は水晶板に発生する振動のＣモード振動において
、ひ＝０、β＝０、と＝０になる点を角ｉψと角度θの
関係で表わした軌跡であり、厚み振動−輪により計算し
たものである。
、ひ＝０、β＝０、と＝０になる点を角ｉψと角度θの
関係で表わした軌跡であり、厚み振動−輪により計算し
たものである。
水晶振動子を温度計のセンサーとして使用する場合、水
晶振動子に要求されるのは １、特性の温度依存性が大きいこと ２、特性のばらつき及び経年変化°が小さいこと３、温
度以外の物理量に対して鈍感なこと４、適当な大きさで
あること ５、検出しやすい出力特性、量であること６、機械的、
化学的、熱的に強いこと ７、量産性があり、価格が安いこと ８、広い温度範囲で周波数温度特性がリニアであること 等々である。
晶振動子に要求されるのは １、特性の温度依存性が大きいこと ２、特性のばらつき及び経年変化°が小さいこと３、温
度以外の物理量に対して鈍感なこと４、適当な大きさで
あること ５、検出しやすい出力特性、量であること６、機械的、
化学的、熱的に強いこと ７、量産性があり、価格が安いこと ８、広い温度範囲で周波数温度特性がリニアであること 等々である。
この中で水晶振動子の特性として
２．３．４．５．６はすでに従来技術でカバー今れてい
る。１．８の要°求を満足させるには、β、γが零で、
ｄが大きければ良い。又、７を満足するには、カット角
の許容範囲が広く、且つ小型化できれば良い。
る。１．８の要°求を満足させるには、β、γが零で、
ｄが大きければ良い。又、７を満足するには、カット角
の許容範囲が広く、且つ小型化できれば良い。
第２図から判るように、ρ、γが共に零になる点はない
が、θ＝５°、ψ＝５°近傍及びθ−５？φ＝−５°近
傍（以下５°−５°カツトという）は、β及びにが近接
しており、び零の軌跡から遠くにある。
が、θ＝５°、ψ＝５°近傍及びθ−５？φ＝−５°近
傍（以下５°−５°カツトという）は、β及びにが近接
しており、び零の軌跡から遠くにある。
この近傍において、ぴに対するβ、どの影響は、０．０
１％程度であり、無視できることが計算により判ってい
る。第４図は５°−５°カツトの水晶振動子を１２ＦＦ
ＩＸ１４．７１１１の方形水晶で製造し、周波数温度特
性を測定したグラフである。
１％程度であり、無視できることが計算により判ってい
る。第４図は５°−５°カツトの水晶振動子を１２ＦＦ
ＩＸ１４．７１１１の方形水晶で製造し、周波数温度特
性を測定したグラフである。
−２００℃〜＋２５０℃ですばらしい直線性を示し、基
本波、３次波とも約６０ＰＰ、ｍ７℃であり大差はない
。どちらを使用するかは、測定精度の必要性と水晶片の
加工性を考慮し、て決めれば良い。
本波、３次波とも約６０ＰＰ、ｍ７℃であり大差はない
。どちらを使用するかは、測定精度の必要性と水晶片の
加工性を考慮し、て決めれば良い。
周波数一温度特性の直線性であるが、０．０１℃の精度
で使用する為のカット角の許容範囲は、θ−５°、ψ＝
５°に対して、夫々±３°の巾があり、水晶の量産時の
加工精度±３′にＱ、Ｌ６０倍の巾があるので水晶の切
出し角度は問題なく達成できる。
で使用する為のカット角の許容範囲は、θ−５°、ψ＝
５°に対して、夫々±３°の巾があり、水晶の量産時の
加工精度±３′にＱ、Ｌ６０倍の巾があるので水晶の切
出し角度は問題なく達成できる。
第３図は温度計のブロック線図であり、（１１）はセン
サー発振回路、（１２）はビート検出部、（１３）は温
度表示の為の変換器、（１４）は表示部、（１５）は基
準発振回路である。（１６）は温度計により制御される
もの基準発振回路（１５）の周波数ｆＯとセンサー発振
回路（１１）の周波数ｆ。をビート検出器により測定し
ｆｒ−ｆｏ＝△ｆを出す。ビート△ｆを変換器（１３）
により温度に変換して表示部（１４）で表示する構成で
あるが、構成そのものは種々の方法が考えられ、又本発
明の要旨ではない。
サー発振回路、（１２）はビート検出部、（１３）は温
度表示の為の変換器、（１４）は表示部、（１５）は基
準発振回路である。（１６）は温度計により制御される
もの基準発振回路（１５）の周波数ｆＯとセンサー発振
回路（１１）の周波数ｆ。をビート検出器により測定し
ｆｒ−ｆｏ＝△ｆを出す。ビート△ｆを変換器（１３）
により温度に変換して表示部（１４）で表示する構成で
あるが、構成そのものは種々の方法が考えられ、又本発
明の要旨ではない。
本発明によれば、水晶振動子の周波数温度特性をそのま
ま使用でき、補正をする必要がないので水晶温度計の構
成は簡単になると共に、広い温度範囲での測定が可能で
あり、安価で高精度の水晶温度計が製造できる。
ま使用でき、補正をする必要がないので水晶温度計の構
成は簡単になると共に、広い温度範囲での測定が可能で
あり、安価で高精度の水晶温度計が製造できる。
第１図は水晶のカット角を説明する為の図であり、Ｘ軸
、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ水晶の電気軸、機械軸、光軸で
ある。 第２図は温度係数Ｃｄ、ｆ３、？ｆ ）が零になる点を
角度ψと角度θの関数で表わした軌跡第３図は本発明の
温度計のプロ・ツク線図であり（１１）はセンサー発振
回路、（１２）はビート検出部、（１３）は温度表示の
為の変換器。 （１４）は表示部（１５）は基準発振回路である。 第４図は本発明に使用した５°−５°力・ント水晶振動
子の周波数一温度特性を示すグラフである。 第２■
、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ水晶の電気軸、機械軸、光軸で
ある。 第２図は温度係数Ｃｄ、ｆ３、？ｆ ）が零になる点を
角度ψと角度θの関数で表わした軌跡第３図は本発明の
温度計のプロ・ツク線図であり（１１）はセンサー発振
回路、（１２）はビート検出部、（１３）は温度表示の
為の変換器。 （１４）は表示部（１５）は基準発振回路である。 第４図は本発明に使用した５°−５°力・ント水晶振動
子の周波数一温度特性を示すグラフである。 第２■
Claims (1)
- センサーに水晶振動子を使用した水晶温度計において、
水晶振動子に使用する水晶振動片は、水晶のＹ軸（機械
軸）に垂直な板（Ｙ板）を２軸（光軸）を回転軸として
反時計方向にヤニ５°±３°回転し、さらに新しくでき
たＸ′軸（電気軸）を回転軸として反時計方向に（９＝
５°±３°回転して得られる水晶板であることを特徴と
する水晶温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4958682A JPS58166230A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 水晶温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4958682A JPS58166230A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 水晶温度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58166230A true JPS58166230A (ja) | 1983-10-01 |
| JPS6326853B2 JPS6326853B2 (ja) | 1988-05-31 |
Family
ID=12835322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4958682A Granted JPS58166230A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | 水晶温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58166230A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131434A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-13 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 温度センサ |
| US5607236A (en) * | 1987-02-27 | 1997-03-04 | Seiko Epson Corporation | Quartz oscillator temperature sensor |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02127670A (ja) * | 1988-11-08 | 1990-05-16 | Sanyo Electric Co Ltd | トナー現像装置 |
| JPH0566657U (ja) * | 1992-02-10 | 1993-09-03 | アキレス株式会社 | ブラシロール |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP4958682A patent/JPS58166230A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131434A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-13 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 温度センサ |
| US5607236A (en) * | 1987-02-27 | 1997-03-04 | Seiko Epson Corporation | Quartz oscillator temperature sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6326853B2 (ja) | 1988-05-31 |
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