JPS59170737A - 水晶感温素子 - Google Patents
水晶感温素子Info
- Publication number
- JPS59170737A JPS59170737A JP4677683A JP4677683A JPS59170737A JP S59170737 A JPS59170737 A JP S59170737A JP 4677683 A JP4677683 A JP 4677683A JP 4677683 A JP4677683 A JP 4677683A JP S59170737 A JPS59170737 A JP S59170737A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- cutting angle
- order
- temp
- crystal
- 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
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】
本発明は回転Ｙカット水晶振動子を用いた水晶感温素子
に関する。
に関する。
水晶等圧電素子はこれを振動子とした場合いずれも環境
温度によって共振周波数が変動するがこの性質を積極的
に利用した各種の温度センサが実用されている。例えば
回転Ｙカット系の水晶基板の温度特性は第１図に示す如
くいずれの切断角を選んでも２次乃至３次曲線を描くこ
とが知られているがその内１次の温度係数が最大となる
点、即ちカット角零近傍を選択することによって極めて
高い感度を有する水晶温度センサが市販されている。
温度によって共振周波数が変動するがこの性質を積極的
に利用した各種の温度センサが実用されている。例えば
回転Ｙカット系の水晶基板の温度特性は第１図に示す如
くいずれの切断角を選んでも２次乃至３次曲線を描くこ
とが知られているがその内１次の温度係数が最大となる
点、即ちカット角零近傍を選択することによって極めて
高い感度を有する水晶温度センサが市販されている。
しかしながらこのようなタイプの温度センサは感度が鋭
敏な代りに温度に対する共振周波数の変動が２次乃至３
次曲線となりいかにマイクロ・プロセッサが小型安価に
入手し得るといっても共振周波数から温度への読み換え
はＦ −Ｖゴンバータを必要とする等かなりめんどうに
なるという欠陥があった。
敏な代りに温度に対する共振周波数の変動が２次乃至３
次曲線となりいかにマイクロ・プロセッサが小型安価に
入手し得るといっても共振周波数から温度への読み換え
はＦ −Ｖゴンバータを必要とする等かなりめんどうに
なるという欠陥があった。
本発明は上述の如き従来の水晶温度センサの欠陥金除去
する為になされたものであって回転Ｙカット水晶基板に
於いて２次の温度係数のみが零となるカット角、即ち一
３０°近傍のカット角の回転Ｙカット水晶基板を用いる
ことによって温度に対する周波数変動の直線性を高くし
た水晶感温素子を提供することを目的とする。
する為になされたものであって回転Ｙカット水晶基板に
於いて２次の温度係数のみが零となるカット角、即ち一
３０°近傍のカット角の回転Ｙカット水晶基板を用いる
ことによって温度に対する周波数変動の直線性を高くし
た水晶感温素子を提供することを目的とする。
以下、本発明全理論と実験の結果に基づいて詳細に説明
する。
する。
先ず、水晶基板を用いた振動子の共振周波数とその温度
係数との関係は３次の温度係数までを考慮するとすれば
、 ｆｒ＝ｆＴｏ （１＋α（’［”＝Ｌ”ｏ ）十、／９
（Ｔ”Ｔｏ）２＋ｒ （’Ｌ’−’Ｌ’。）３）ここ
でｆＴ、：Ｔ℃の時の共振周波数 ｆＴＱ＊基準温度′［０の時の共振周波数で表わされ１
次、２次及び３次の温度係数夫々α、β及びγは結晶切
断角の関数でありいずれも理論解析又は実験によって求
めることが可能である。
係数との関係は３次の温度係数までを考慮するとすれば
、 ｆｒ＝ｆＴｏ （１＋α（’［”＝Ｌ”ｏ ）十、／９
（Ｔ”Ｔｏ）２＋ｒ （’Ｌ’−’Ｌ’。）３）ここ
でｆＴ、：Ｔ℃の時の共振周波数 ｆＴＱ＊基準温度′［０の時の共振周波数で表わされ１
次、２次及び３次の温度係数夫々α、β及びγは結晶切
断角の関数でありいずれも理論解析又は実験によって求
めることが可能である。
第１図は回転Ｙカット水晶振動子に於いてその切断角θ
と１次、２次及び３次の温度係数との関係全理論解析に
よって求めた結果を示す図である。
と１次、２次及び３次の温度係数との関係全理論解析に
よって求めた結果を示す図である。
本図に於いて、例えば１次の温度係数が最大になる切断
角を用いればその温度係数は９０Ｘ６ １０ 程度であるから温度に対す共振周波数の変化は
極めて大きく感度の良好な温度センサとなるがその反面
温度と共振周波数との関係Ｉｃ ｉｆ線性は１むべくも
ないこと前述のとうりである。
角を用いればその温度係数は９０Ｘ６ １０ 程度であるから温度に対す共振周波数の変化は
極めて大きく感度の良好な温度センサとなるがその反面
温度と共振周波数との関係Ｉｃ ｉｆ線性は１むべくも
ないこと前述のとうりである。
この問題を解決する為本発明に於いては一転Ｙカット系
水晶基板の３次の温度係数が極めて小さいことに着目し
２次の温度係数が零となるカット角全°遺択する。
水晶基板の３次の温度係数が極めて小さいことに着目し
２次の温度係数が零となるカット角全°遺択する。
而してそのような水晶基板全作成しこれに所要の励振電
極を付着しその２次の温度係数β全精密に測定すると第
２図の如くなる。
極を付着しその２次の温度係数β全精密に測定すると第
２図の如くなる。
実験の結果全理論値と比較するに２次の温度係数βが零
となる切断角は２．５°乃至３°偏っていることが判る
がこれは切断角誤差及び水晶基板の定数の差によるもの
であろうと思われる。
となる切断角は２．５°乃至３°偏っていることが判る
がこれは切断角誤差及び水晶基板の定数の差によるもの
であろうと思われる。
さて、斯くの如く２次の温度係数が零となるはソー３０
°全中心とした切断角の水晶振動子を数種試作しその温
度に対する周波数変動の直線性全検討した結果第３図に
示すような結果を得た。
°全中心とした切断角の水晶振動子を数種試作しその温
度に対する周波数変動の直線性全検討した結果第３図に
示すような結果を得た。
即ち、温度０℃と４０℃との間の温度−周波数特性を直
線と仮定した場合、この直線からの偏移の最大値と切断
角θとの関係を見るに２次の温度係数が零となる理論的
切断角−３０’近傍にて前記直線性からの偏移が最小値
金示しその非直線誤差ははソ±ｏ、ｏｏｓ℃であった。
線と仮定した場合、この直線からの偏移の最大値と切断
角θとの関係を見るに２次の温度係数が零となる理論的
切断角−３０’近傍にて前記直線性からの偏移が最小値
金示しその非直線誤差ははソ±ｏ、ｏｏｓ℃であった。
然るに実験結果を見ると前記非直線誤差の最小値を示す
切断角は既ね一３１°である。
切断角は既ね一３１°である。
従って水晶諸定数の差違、製造工程のばらつき等を勘案
して水晶の切断角ｆｆ１−．３００±３°とすれば周波
数の値を直接温度に読み換えても高々±０．０４°Ｃの
誤差で温度を測定することが可能になる。
して水晶の切断角ｆｆ１−．３００±３°とすれば周波
数の値を直接温度に読み換えても高々±０．０４°Ｃの
誤差で温度を測定することが可能になる。
伺、不発明に係る感温素子は従来の１次の温度係数最大
の切断角を使用するものに比して温度に対する共県周波
数の勾配が小さい、即ち分解能が低いことは明らかであ
るから共振周波数を極力高くし或はオーバートーン発振
を用いて分解能全人きくするようにしてもよい。
の切断角を使用するものに比して温度に対する共県周波
数の勾配が小さい、即ち分解能が低いことは明らかであ
るから共振周波数を極力高くし或はオーバートーン発振
を用いて分解能全人きくするようにしてもよい。
不発明に係る水晶感温素子を用いた温度センサは以上説
明した如き特性を有するものであるから温度と共振周波
数変動との関係が実質的にリニアである為マイクロプロ
セッサを用いて非直線誤差全補正することなく周波数を
直ちに温度に読み換えることが可能となり般用ディジタ
ル温度計等全構成する場合小型化、コスト低減に著しい
効果を発揮する。
明した如き特性を有するものであるから温度と共振周波
数変動との関係が実質的にリニアである為マイクロプロ
セッサを用いて非直線誤差全補正することなく周波数を
直ちに温度に読み換えることが可能となり般用ディジタ
ル温度計等全構成する場合小型化、コスト低減に著しい
効果を発揮する。
第１図は回転Ｙカット水晶の切断角θと１次、２次及び
３次温度係数夫々α、β及びγとの関係の理論計算結果
を示す図、第２図は前記切断角θと２次の温度係数βと
の関係についての理論計算及び実験の結果を示す図、第
３図は前記切断角θの温度と周波数との関係の直線性へ
・ｔの影響を調べた理論計算及び実験の結果を示す図で
ある。 特許出願人 東洋通信機株式会社
３次温度係数夫々α、β及びγとの関係の理論計算結果
を示す図、第２図は前記切断角θと２次の温度係数βと
の関係についての理論計算及び実験の結果を示す図、第
３図は前記切断角θの温度と周波数との関係の直線性へ
・ｔの影響を調べた理論計算及び実験の結果を示す図で
ある。 特許出願人 東洋通信機株式会社
Claims (1)
- 切断角が一３０°±３°の回転Ｙカット水晶振動子を感
温素子とすることによって温度に対する共振周波数変化
の直線性を良好としたことを特徴とする水晶感温素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4677683A JPS59170737A (ja) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | 水晶感温素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4677683A JPS59170737A (ja) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | 水晶感温素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59170737A true JPS59170737A (ja) | 1984-09-27 |
Family
ID=12756725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4677683A Pending JPS59170737A (ja) | 1983-03-17 | 1983-03-17 | 水晶感温素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59170737A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63200608A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-18 | ヘレウス・ゼンゾール・ゲーエムベーハー | 感温性の水晶発振器の結晶 |
| US4772130A (en) * | 1985-06-17 | 1988-09-20 | Yokogawa Electric Corporation | Quartz thermometer |
-
1983
- 1983-03-17 JP JP4677683A patent/JPS59170737A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4772130A (en) * | 1985-06-17 | 1988-09-20 | Yokogawa Electric Corporation | Quartz thermometer |
| JPS63200608A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-18 | ヘレウス・ゼンゾール・ゲーエムベーハー | 感温性の水晶発振器の結晶 |
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