JPS59128405A - 水晶歪ゲ−ジ - Google Patents
水晶歪ゲ−ジInfo
- Publication number
- JPS59128405A JPS59128405A JP370083A JP370083A JPS59128405A JP S59128405 A JPS59128405 A JP S59128405A JP 370083 A JP370083 A JP 370083A JP 370083 A JP370083 A JP 370083A JP S59128405 A JPS59128405 A JP S59128405A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- crystal
- strain
- electrodes
- resonance frequency
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
- G01B17/04—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring the deformation in a solid, e.g. by vibrating string
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (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、水晶板を振動子とした水晶歪ゲージに関する
ものである。更に詳しくは、本発明は、フォトリングラ
フィ技術と水晶の異方性エツチング技術を利用して構成
した振動子を用い、この振動子の両端に与えられる歪量
、わるいは力によって、その固有振動数が変化し、その
同有振動数の変化から歪量あるいは力を知るようにした
水晶歪ゲージに関するものである。
ものである。更に詳しくは、本発明は、フォトリングラ
フィ技術と水晶の異方性エツチング技術を利用して構成
した振動子を用い、この振動子の両端に与えられる歪量
、わるいは力によって、その固有振動数が変化し、その
同有振動数の変化から歪量あるいは力を知るようにした
水晶歪ゲージに関するものである。
本発明の目的は、構成が簡単かつ小形で、検出感度の高
い水晶歪ゲージを実現しようとするものである。
い水晶歪ゲージを実現しようとするものである。
本発明に係る装置は、Ｘ軸に対する回転角が０″〜±７
０６の範囲で切シ出し罠水晶ウェハから、フォトリソグ
ラフィ技術と水晶の異方性エツチング技術を利用して振
動子を作るとともに、この振動子に水晶のＹ軸方向に電
界が存在するように電極を設け、この振動子の面外屈曲
振動を励起させ、その共振周波数の変化から歪量を知る
ようにした点に特徴がおる。
０６の範囲で切シ出し罠水晶ウェハから、フォトリソグ
ラフィ技術と水晶の異方性エツチング技術を利用して振
動子を作るとともに、この振動子に水晶のＹ軸方向に電
界が存在するように電極を設け、この振動子の面外屈曲
振動を励起させ、その共振周波数の変化から歪量を知る
ようにした点に特徴がおる。
第１図は本発明に係る歪ゲージの要部の構成説明図で、
（イ）は平面図、（ロ）は側面図である。
（イ）は平面図、（ロ）は側面図である。
これらの図において、１は水晶板で構成された振動子、
２１．２２．２３．２４は、この振動子１の振動部１０
に設けた電極、６は振動子１とともに発振回路を構成す
る電気回路、４はこの電気回路５から得られる発振周波
数信号ｆ□を入力するカウンタ、５はカウンタ４からの
計数値を入力し、所定の演算、例えば歪量に変換するだ
めの演算、リニアライズのための演算を行ない、歪量を
表示する演算回路である。
２１．２２．２３．２４は、この振動子１の振動部１０
に設けた電極、６は振動子１とともに発振回路を構成す
る電気回路、４はこの電気回路５から得られる発振周波
数信号ｆ□を入力するカウンタ、５はカウンタ４からの
計数値を入力し、所定の演算、例えば歪量に変換するだ
めの演算、リニアライズのための演算を行ない、歪量を
表示する演算回路である。
振動子１において、 １１．１２はフレーム部、１０は
振動部で−これらは、透孔１５．、．１６．１７．１８
によって形成される。この振動子１には、その両端１９
に測定すべき歪量又は力が与えられる。振動子１を、こ
のように透孔１５．１６で挾まれる位置に振動部１０が
位置するように形成すると、両端１９に与えられる力（
歪）が、フレーム１１． ：Ｌ２振動部１０で三分割さ
れ、振動部１０に歪が均等に分布される。
振動部で−これらは、透孔１５．、．１６．１７．１８
によって形成される。この振動子１には、その両端１９
に測定すべき歪量又は力が与えられる。振動子１を、こ
のように透孔１５．１６で挾まれる位置に振動部１０が
位置するように形成すると、両端１９に与えられる力（
歪）が、フレーム１１． ：Ｌ２振動部１０で三分割さ
れ、振動部１０に歪が均等に分布される。
第２図及び第Ｓ図は、振動子１の作り方を説明するため
の説明図でるる。
の説明図でるる。
まず、使１用する水晶基板は、第２区に示すように、２
カツト板から少し傾むけたもの、すなわち、Ｘ軸に対し
てα＝０〜±７０°の範囲で回転させたものを使用する
。
カツト板から少し傾むけたもの、すなわち、Ｘ軸に対し
てα＝０〜±７０°の範囲で回転させたものを使用する
。
これは、第３図で説明する化学エツチングできる領域が
−７００＜α＜７００の範囲内だからである。
−７００＜α＜７００の範囲内だからである。
次に、第２図に示すようにカットした水晶基板Ｗを良く
洗浄し、この水晶基板に、第３図ビ）に示すように例え
ばクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）を両面スパッタする。続
いて第６図（ロ）に示すように金を電極形状に、クロム
を歪ゲージの外形形状にパターニングする。続いて、第
３図（ハ）に示すようにクロムパターンをマスクとして
、水晶を例えばフッ化水素酸で化学エツチングする。こ
れによって、外形形状を形成させる。続いて、第６図に
）に示すように金をマスクとして、クロムを除去すると
電極が、でき、振動子１が完成する。
洗浄し、この水晶基板に、第３図ビ）に示すように例え
ばクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）を両面スパッタする。続
いて第６図（ロ）に示すように金を電極形状に、クロム
を歪ゲージの外形形状にパターニングする。続いて、第
３図（ハ）に示すようにクロムパターンをマスクとして
、水晶を例えばフッ化水素酸で化学エツチングする。こ
れによって、外形形状を形成させる。続いて、第６図に
）に示すように金をマスクとして、クロムを除去すると
電極が、でき、振動子１が完成する。
このよ、うに構成した装置の動作を次に第４図を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
振動子１において、水晶基板を介して互に対向している
電極２１．２２間及び電極２３．２４間には、電気回路
６から互いに逆極性の電界が水晶のＹ軸方向に存在する
ように逆極性の電圧が印加される。
電極２１．２２間及び電極２３．２４間には、電気回路
６から互いに逆極性の電界が水晶のＹ軸方向に存在する
ように逆極性の電圧が印加される。
いま、第４図１．＜＞に示すように電極２１．２２間に
正極性電圧、電極２５．２４ 間に負極性電圧が印加
されている場合、各電極に挾まれた水晶基板は、第４図
（ロ）に示すように電極２１．２２間側と、電極２３゜
２４間側とでは、−その断面形状が逆となるような歪を
生ずる。この結果、振動子１の振動部１０は、第４図ビ
）の破線に示すように屈曲する。同様にして、電極２１
．２２間及び電極２３．２４間に印加する電圧の極性を
前記とは逆にすれば、振動部１０は、第４図ビ）の一点
鎖線に示すように屈曲する。従って、これによシ、振動
子１は、面・外屈曲振動が励起され、振動子１をその共
振周波数で振動させることができる。
正極性電圧、電極２５．２４ 間に負極性電圧が印加
されている場合、各電極に挾まれた水晶基板は、第４図
（ロ）に示すように電極２１．２２間側と、電極２３゜
２４間側とでは、−その断面形状が逆となるような歪を
生ずる。この結果、振動子１の振動部１０は、第４図ビ
）の破線に示すように屈曲する。同様にして、電極２１
．２２間及び電極２３．２４間に印加する電圧の極性を
前記とは逆にすれば、振動部１０は、第４図ビ）の一点
鎖線に示すように屈曲する。従って、これによシ、振動
子１は、面・外屈曲振動が励起され、振動子１をその共
振周波数で振動させることができる。
ここで、振動子１の共振周波数ｆと、これに与えられる
歪量εとは（１）式に示すような関係がある。
歪量εとは（１）式に示すような関係がある。
ｆ＝ｆ（１＋に一部）１／２
たたし、ｆ：εセ０のと′きの共振周波数に：定数
したがって、振動子１の共振周波数ｆの変化から、与え
られる歪量８を知ることができる。
られる歪量８を知ることができる。
第５図は、本発明に係る歪ゲージを片持ち梁の歪量を測
定する場合に使用した構成ブロック図である。
定する場合に使用した構成ブロック図である。
この例では、片持ち梁７の一部にくびれだ部分７１、７
２を形成させ、このくびれ部７１．７２に第１の振動子
ＩＡと、第２の振動子ＩＢの両端を取ル付けたものであ
る。ｆ、１の振動子ＩＡを含む第１の発振回路ｏＳ１か
ら得られる周波数信号ｆ１と、第２の振動子ＩＢを含む
第２の発振回路Ｏ８２から得られる周波数信号ｆ２とは
、それぞれカウンタ５Ａ、 ５Ｂで計数される。演算表
示部６は、−例えば両信号の差ｆ１− ｆ２を演算表示
するもので、これにより、各振動子１゜２に与えられ不
歪量を差勲的に検出することができる。
２を形成させ、このくびれ部７１．７２に第１の振動子
ＩＡと、第２の振動子ＩＢの両端を取ル付けたものであ
る。ｆ、１の振動子ＩＡを含む第１の発振回路ｏＳ１か
ら得られる周波数信号ｆ１と、第２の振動子ＩＢを含む
第２の発振回路Ｏ８２から得られる周波数信号ｆ２とは
、それぞれカウンタ５Ａ、 ５Ｂで計数される。演算表
示部６は、−例えば両信号の差ｆ１− ｆ２を演算表示
するもので、これにより、各振動子１゜２に与えられ不
歪量を差勲的に検出することができる。
なお、上記の実施例では、振動子１の振動部１゜に互い
に対向する一対の電極を２組（２１と２２ 、２３と２
４）設けたが、１組だけでもよい。ぼた、これらの電極
形状は、他の形状でもよい。
に対向する一対の電極を２組（２１と２２ 、２３と２
４）設けたが、１組だけでもよい。ぼた、これらの電極
形状は、他の形状でもよい。
以上説明したように、本発明は、振動子を、特定な範囲
から切り出した水晶ワエノ・から微細加工して構成する
とともに、これに電極を設けたもので、構成が簡単で、
かつ小形な検出感度の高い水晶歪ゲージが実現できる。
から切り出した水晶ワエノ・から微細加工して構成する
とともに、これに電極を設けたもので、構成が簡単で、
かつ小形な検出感度の高い水晶歪ゲージが実現できる。
第１図は本発明に係る歪ゲージの要部の構成説明図で、
６）は平面図、（ロ）は側面図、第２図及び第５図は振
動子１の作υ方の説明図、ｌ１ｇ４図は動作説明図、第
５図は本発明歪ゲージの一使用例を示す構成ブロック図
でめる０ １・・・振動子、２１〜２４・・・電極、６・・・電気
回路、４・・・カワンタ、５・・・演算回路、１１．１
２・・・フレーム部、１０・・・振動部、１５〜１８・
・・透孔。 （イ） 第２図 図 （ロ） ／
６）は平面図、（ロ）は側面図、第２図及び第５図は振
動子１の作υ方の説明図、ｌ１ｇ４図は動作説明図、第
５図は本発明歪ゲージの一使用例を示す構成ブロック図
でめる０ １・・・振動子、２１〜２４・・・電極、６・・・電気
回路、４・・・カワンタ、５・・・演算回路、１１．１
２・・・フレーム部、１０・・・振動部、１５〜１８・
・・透孔。 （イ） 第２図 図 （ロ） ／
Claims (2)
- （１）Ｘ軸に対する回転角が０〜±７０°〜の範囲で切
シ出した水晶ウェハから、フメトリング多 フィ技術と水晶の異方性エツチング技術を利〜用してつ
くられた振動子と、この振°動子に水前記振動子を面外
屈曲振動を励起させる手段と、前記振動子の共振周波数
から振動子に与えられる歪量を演算する演算回路とを備
えた水晶歪ゲージ。 - （２） 振動子１は、その長手方向の側壁に溢って延
びる２個の透孔（１５，１６）に挾まれる振動部と、こ
の振動部の両側に設けられた２個のフレーム部とで構成
されている特許請求の範囲第１項記載の水晶歪ゲージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP370083A JPS59128405A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 水晶歪ゲ−ジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP370083A JPS59128405A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 水晶歪ゲ−ジ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59128405A true JPS59128405A (ja) | 1984-07-24 |
| JPH0432964B2 JPH0432964B2 (ja) | 1992-06-01 |
Family
ID=11564643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP370083A Granted JPS59128405A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 水晶歪ゲ−ジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59128405A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4813271A (en) * | 1986-04-26 | 1989-03-21 | Stc Plc | Resonator device |
| US20100242513A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Air conditioner of track system vehicle |
| US20140370796A1 (en) * | 2012-01-25 | 2014-12-18 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Air-conditioning duct in passenger car and railcar |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5574415A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-05 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Crystal transducer |
| JPS5574416A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-05 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Crystal transducer |
| JPS5574414A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-05 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Crystal transducer |
-
1983
- 1983-01-13 JP JP370083A patent/JPS59128405A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5574415A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-05 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Crystal transducer |
| JPS5574416A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-05 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Crystal transducer |
| JPS5574414A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-05 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Crystal transducer |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4813271A (en) * | 1986-04-26 | 1989-03-21 | Stc Plc | Resonator device |
| US20100242513A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Air conditioner of track system vehicle |
| US8869547B2 (en) * | 2009-03-25 | 2014-10-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Air conditioner of track system vehicle |
| US20140370796A1 (en) * | 2012-01-25 | 2014-12-18 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Air-conditioning duct in passenger car and railcar |
| US9771086B2 (en) * | 2012-01-25 | 2017-09-26 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Air-conditioning duct in passenger car and railcar |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0432964B2 (ja) | 1992-06-01 |
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