JPS58208632A - 閉端音叉型感圧素子 - Google Patents
閉端音叉型感圧素子Info
- Publication number
- JPS58208632A JPS58208632A JP9160982A JP9160982A JPS58208632A JP S58208632 A JPS58208632 A JP S58208632A JP 9160982 A JP9160982 A JP 9160982A JP 9160982 A JP9160982 A JP 9160982A JP S58208632 A JPS58208632 A JP S58208632A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- base plate
- long hole
- substrate
- end part
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0008—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
- G01L9/0022—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a piezoelectric element
Landscapes
- 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、水晶単結晶の屈曲振動ン利用した感圧素子、
更に喚体的には閉端音叉型の感圧素子に関−する。
更に喚体的には閉端音叉型の感圧素子に関−する。
従来から水晶振動子を感圧素子として用い。
これに９口わるストレスの入ささを共振周波数の変化と
し−て続み取る形式の圧力２が存在する。
し−て続み取る形式の圧力２が存在する。
しかしなかり、これらは一般に周波数一温度特性’７１
Ｒ好なＡＴカット等の厚みすべり振動子を使哨ｆるもの
であるが、感度の面に不満があった。
Ｒ好なＡＴカット等の厚みすべり振動子を使哨ｆるもの
であるが、感度の面に不満があった。
この為、史に感呟の高い屈曲振動を利用する閉端音叉型
振動子を感圧素子として使用することが冴案されてはい
るが、このような屈曲振動を利用−Ｔる場合、振動エネ
ルギのロスを最小とし、しかもストレスと共振川波数と
の関係に悪影響を及ぼさない為の形状並びに支持条件に
ついては全く検討がなされていなかった。
振動子を感圧素子として使用することが冴案されてはい
るが、このような屈曲振動を利用−Ｔる場合、振動エネ
ルギのロスを最小とし、しかもストレスと共振川波数と
の関係に悪影響を及ぼさない為の形状並びに支持条件に
ついては全く検討がなされていなかった。
本発明は上述の如き従来の閉端音叉型感圧素子の未検討
か野の研死に蘇づいてなされたものであって、圧電結晶
板、２）２面に該板のＹ軸に沿って長孔を穿設した屈曲
振動基板に於いて、前記基板の端部と前記長孔のＹ軸に
沿った端部との距岨をり、前記基板のＸ軸方向幅から前
記長孔Ｉ７−幅を工ＬＬ：ｉｌいた値をＯ−Ｗとした場
合。
か野の研死に蘇づいてなされたものであって、圧電結晶
板、２）２面に該板のＹ軸に沿って長孔を穿設した屈曲
振動基板に於いて、前記基板の端部と前記長孔のＹ軸に
沿った端部との距岨をり、前記基板のＸ軸方向幅から前
記長孔Ｉ７−幅を工ＬＬ：ｉｌいた値をＯ−Ｗとした場
合。
ｈ、／（ｙ−ｗン、４４ 、４ ；ｔ：しくはｈ／”（
＃−ｗ ） ２６とすることによって電動エイ・ルキ、
、／）損失の元んどない閉端晋叉ヤ感圧素子を提供する
ことを目的とする。
＃−ｗ ） ２６とすることによって電動エイ・ルキ、
、／）損失の元んどない閉端晋叉ヤ感圧素子を提供する
ことを目的とする。
ｄド１本発明を実験結果に基づいて詳細に説明する−
＄１・ｗｐｌｚび４２図は夫々実験（二相いた水晶板の
カット及び形状９寸法関係を示す図である。
カット及び形状９寸法関係を示す図である。
即ち、Ｚ捩水晶１をＸ軸まわりに２０回転したカット角
を荷Ｔるもので、これは一般に時計用の水晶振動子とし
て広く用いられているものと同様である。１ 而してその寸法を長さり１幅Ｗ、厚さｔとして中央部に
幅Ｗ、長さｌｊｏの長孔２をエツチングによって穿設す
る。尚、ｈは基板Ｙ軸方向端面と前記長孔端間距離であ
る。
を荷Ｔるもので、これは一般に時計用の水晶振動子とし
て広く用いられているものと同様である。１ 而してその寸法を長さり１幅Ｗ、厚さｔとして中央部に
幅Ｗ、長さｌｊｏの長孔２をエツチングによって穿設す
る。尚、ｈは基板Ｙ軸方向端面と前記長孔端間距離であ
る。
以上の如き形状の暴仮に対し次に第３図＋８）及びｌｂ
）に夫々斜視図及びＡ−Ａ断面図で示す如く電極３を付
着する。
）に夫々斜視図及びＡ−Ａ断面図で示す如く電極３を付
着する。
即ち、屈曲振動する両脚部４及び５の夫々四面（二電極
３を独立に付着し、■互に相対する面の極性が宵なるよ
うにする。
３を独立に付着し、■互に相対する面の極性が宵なるよ
うにする。
以「逸つし一；、２Ｄ＜構成する水晶倣動子のＹ＠方回
端面と前記長孔端部との重陽りを種々変化させて支持条
件を実験的に調べたところ、第４図に示す結果を碍だ。
端面と前記長孔端部との重陽りを種々変化させて支持条
件を実験的に調べたところ、第４図に示す結果を碍だ。
即ち、前述の第２０１＝於いて屈曲振動する両脚部４及
び５の幅を夫々ｄ１及びｄ２とした場合。
び５の幅を夫々ｄ１及びｄ２とした場合。
Ｗ −ｗ ＝ ｄｌ＋ｄｚ、（ｄｓ＋ｄｚ）／２ ｆｆ
ｄｏとする。一般にはｄ１＝ ｃｉ２ とするのが
良いことはいうまでもないが前記長孔２のエツチングの
精度によってｄｌ及びｄ２の幅が若干相違することがあ
りうるからである。
ｄｏとする。一般にはｄ１＝ ｃｉ２ とするのが
良いことはいうまでもないが前記長孔２のエツチングの
精度によってｄｌ及びｄ２の幅が若干相違することがあ
りうるからである。
同様の理白て前記長孔２のＹ軸方向の両辺長１１及び１
２も若干異なる場合が考えられるので（１１十Ｉｈ）／
２ ＝ ｌｏ とする。
２も若干異なる場合が考えられるので（１１十Ｉｈ）／
２ ＝ ｌｏ とする。
； ニーｃ先ｆ ｈ／ａＯｖ一つのパラメータとして前
記振動子が実質的に非拘束の状態で振動した場合とＹ軸
方向両端面拘束状態で振動した場合の共振周波数夫々Ｆ
ｏｆ＆びＦＯＣの変化を調べた↓・のである。
記振動子が実質的に非拘束の状態で振動した場合とＹ軸
方向両端面拘束状態で振動した場合の共振周波数夫々Ｆ
ｏｆ＆びＦＯＣの変化を調べた↓・のである。
本図の実験結果から吻らかな如く、前記／ｄ０の値が２
以上の場合、歪ましくは３以上、即ちｈ／（ｄ０十Ｇ。
以上の場合、歪ましくは３以上、即ちｈ／（ｄ０十Ｇ。
ツカ・ｔＩ以−Ｊ）場合、共ｂ（周波数にスＪする倣動
ナクうごブｖ、Ｌ影響はなくなることが判った。父、振
動子のクランプ状態に於けるＣＩ（クリスタル・インピ
ーダンス）値もはソ前記値ｆｉ／（ｄ１＋ｄ２）、ｚ３
になると最小値で安定することが理解さｎよう。
ナクうごブｖ、Ｌ影響はなくなることが判った。父、振
動子のクランプ状態に於けるＣＩ（クリスタル・インピ
ーダンス）値もはソ前記値ｆｉ／（ｄ１＋ｄ２）、ｚ３
になると最小値で安定することが理解さｎよう。
このことは屈曲振動する前記脚部４及び５の撮動の影響
はある一定距離以上はなれた部分には及ばない、即ち、
核部より更に離れた位置でクランプしても振動のモード
は一定であることを意味するものである。
はある一定距離以上はなれた部分には及ばない、即ち、
核部より更に離れた位置でクランプしても振動のモード
は一定であることを意味するものである。
第５図は前述の長孔の穿設精度、即ち、基板のＹ軸に沿
った中心線（二関する対称性の影響を検討した結果を示
−゛す１である。
った中心線（二関する対称性の影響を検討した結果を示
−゛す１である。
不図刀）ら明らかな如く前記長孔２の２長辺の差が大で
ある場合は特に本形式の振動子は、その両端拘東時と非
拘束時の共振周波￥ｌの相違が犬とな０．これが製造上
ばらつく時に１ま各振動子毎にこれに０口えるストレス
と共撤１波＠Ｊ）較正表を必要とすること？意味して一
ハ乙８斯ることは本発明（二係る感圧素子が特注品であ
る場合はとも角、を産を意図する場合には不可能なこと
である。従って前記長孔２の加工精度を極刀高くしてＹ
軸に関する対称曲を艮くするこ−とが必要であることが
判明した。もっともこの精度を例えば１％ＵＦとするこ
とは現在のエツチング技術を以ってすれば充分可能であ
るので格別の問題は生じない。
ある場合は特に本形式の振動子は、その両端拘東時と非
拘束時の共振周波￥ｌの相違が犬とな０．これが製造上
ばらつく時に１ま各振動子毎にこれに０口えるストレス
と共撤１波＠Ｊ）較正表を必要とすること？意味して一
ハ乙８斯ることは本発明（二係る感圧素子が特注品であ
る場合はとも角、を産を意図する場合には不可能なこと
である。従って前記長孔２の加工精度を極刀高くしてＹ
軸に関する対称曲を艮くするこ−とが必要であることが
判明した。もっともこの精度を例えば１％ＵＦとするこ
とは現在のエツチング技術を以ってすれば充分可能であ
るので格別の問題は生じない。
尚、前記両脚４及び５の幅ｄ、及びｄ２の同一性につい
てもその差の影響は前記長孔２の長辺のそれに比べれば
や＼小さいもののやはり極力高精度の加工が望ましいこ
とが知られた。
てもその差の影響は前記長孔２の長辺のそれに比べれば
や＼小さいもののやはり極力高精度の加工が望ましいこ
とが知られた。
本発明に係る感圧素子は以上説明した如く基板Ｙ軸上に
於いて基板端面と中央部に穿設した長孔の端部との距離
を一定の値以上とし、前記基板端面を例えばグイアフラ
ム、ベローズ等の端部（二固疋すれば、極ので小型かつ
高感度の圧力センサを雨ることかでさると共に２板水晶
を基板として用いる場ｄに１１七％、） ９色として温
度の友化ニＺゴするＡ差かに殻８’Ｊ少ない圧カセンサ
となるという効果乞δ併せもつものとなる１、・句。
於いて基板端面と中央部に穿設した長孔の端部との距離
を一定の値以上とし、前記基板端面を例えばグイアフラ
ム、ベローズ等の端部（二固疋すれば、極ので小型かつ
高感度の圧力センサを雨ることかでさると共に２板水晶
を基板として用いる場ｄに１１七％、） ９色として温
度の友化ニＺゴするＡ差かに殻８’Ｊ少ない圧カセンサ
となるという効果乞δ併せもつものとなる１、・句。
以上の説明は写り水晶を基板とした場合（二ついてイ丁
、、、に７分、＠述の寸法関係はカット角を除いて屈゛
…振・助するあらゆる千電ｆイ料ζ二ついても等しく１
戊豆することはし）うまでもない。
、、、に７分、＠述の寸法関係はカット角を除いて屈゛
…振・助するあらゆる千電ｆイ料ζ二ついても等しく１
戊豆することはし）うまでもない。
第１図は実験に用いた水晶基板のカット角？示す図、８
２図は基板の形状及び寸法関係を説明する図、第３図ｉ
ａ）及びｒｂ）は夫々慮極ノ〕構成を示す斜視図反びＡ
−Ａ断面図、＠４図は基板の拘束条件と共振周波数との
関係を示す実験結果の図、第５図は基板の叩工精度と共
振周波数とノ〕関係を示す図である。 １・・・圧電基板、 ２・・・長孔 特許出頭大 東４通信費株式、会社 り′ ｙ ２ 、Σ １ 、！４−７９ （Ｓ） γ ！−Ｃ
２図は基板の形状及び寸法関係を説明する図、第３図ｉ
ａ）及びｒｂ）は夫々慮極ノ〕構成を示す斜視図反びＡ
−Ａ断面図、＠４図は基板の拘束条件と共振周波数との
関係を示す実験結果の図、第５図は基板の叩工精度と共
振周波数とノ〕関係を示す図である。 １・・・圧電基板、 ２・・・長孔 特許出頭大 東４通信費株式、会社 り′ ｙ ２ 、Σ １ 、！４−７９ （Ｓ） γ ！−Ｃ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 圧電結晶板の２面に該板のＹ軸に沿って長孔を穿設した
屈曲振動基板に於いて、前記基板のＹ軸上の端部と前記
長孔の端部との距離をり。 前記基板のＸ軸方向幅から前記長孔の幅を差し引いた値
をＶＶ −Ｗ した場合、ｈ／（Ｗ−Ｗ）≧４゜望まし
くはｈ／（Ｗ−Ｗ）≧６とすると共に前記基板のＹ軸に
沿った両端に加わるストレスによって変化する共振周波
数から前記ストレスの値を求めることを特徴とする閉端
音叉型感圧素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9160982A JPS58208632A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 閉端音叉型感圧素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9160982A JPS58208632A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 閉端音叉型感圧素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58208632A true JPS58208632A (ja) | 1983-12-05 |
Family
ID=14031308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9160982A Pending JPS58208632A (ja) | 1982-05-28 | 1982-05-28 | 閉端音叉型感圧素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58208632A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6486608A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-31 | Toyo Communication Equip | Structure of piezoelectric vibrator |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55142222A (en) * | 1979-04-20 | 1980-11-06 | Us Government | Force converter |
-
1982
- 1982-05-28 JP JP9160982A patent/JPS58208632A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55142222A (en) * | 1979-04-20 | 1980-11-06 | Us Government | Force converter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6486608A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-31 | Toyo Communication Equip | Structure of piezoelectric vibrator |
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