JPS6010111Y2 - crystal twisted resonator - Google Patents

crystal twisted resonator

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JPS6010111Y2
JPS6010111Y2 JP8595678U JP8595678U JPS6010111Y2 JP S6010111 Y2 JPS6010111 Y2 JP S6010111Y2 JP 8595678 U JP8595678 U JP 8595678U JP 8595678 U JP8595678 U JP 8595678U JP S6010111 Y2 JPS6010111 Y2 JP S6010111Y2
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JP
Japan
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resonator
crystal
rotation angle
degrees
axis
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Application number
JP8595678U
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Japanese (ja)
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JPS553573U (en
Inventor
茂行 宮崎
Original Assignee
キンセキ株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ねじれモード変換子の使用に適した水晶ねじ
れ共振子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a twisted crystal resonator suitable for use in twisted mode converters.

従来のねじれモード変換子は、第1図に示すように、圧
電磁器からなる振動子1と恒弾性合金をその材質とする
共振子2,3とからなり、振動子1は、矢印方向に分極
した半円板磁器1□、12の面にニクロム金を蒸着し、
互に分極方向が逆になるようにして、共振子2,3とと
もに接着される。
As shown in Fig. 1, a conventional torsional mode converter consists of a vibrator 1 made of piezoelectric ceramic and resonators 2 and 3 made of a constant elastic alloy.The vibrator 1 is polarized in the direction of the arrow. Nichrome gold was vapor-deposited on the surfaces of semicircular porcelain 1□ and 12,
They are bonded together with the resonators 2 and 3 so that their polarization directions are opposite to each other.

かかる変換子は、恒弾性合金を使用していることにより
、熱処理を施さなければ、良好なQ値および周波数温度
特性を得ることができず、また、熱処理を施しても前記
特性のバラツキが大きいので、一定品質のものが得にく
いし、更には、共振子の長さ主寸法が大きいことにより
、変換子の小形化が不可能であるなど多くの欠点があっ
た。
Since such a transducer uses a constant modulus alloy, it is not possible to obtain good Q value and frequency-temperature characteristics without heat treatment, and even after heat treatment, the characteristics vary widely. Therefore, it is difficult to obtain a product of constant quality, and furthermore, since the main length dimension of the resonator is large, there are many drawbacks such as making it impossible to downsize the transducer.

本考案は、以上掲げた欠点を一挙に解消させることを目
的としてなされ、恒弾性合金に代わる新規なねじれ共振
子を提供するものである。
The present invention has been made with the aim of alleviating the above-mentioned drawbacks at once, and provides a new torsional resonator that can replace constant elastic alloys.

第2図は、本考案に係るねじれ共振子の水晶共振子4の
切断方位を示し、水晶の結晶座標軸X。
FIG. 2 shows the cutting direction of the crystal resonator 4 of the twisted resonator according to the present invention, and the crystal coordinate axis X of the crystal.

Y、 Z (ここで、X軸は電気軸、Y軸は機械軸およ
びZ軸は光軸である。
Y, Z (where the X axis is the electrical axis, the Y axis is the mechanical axis, and the Z axis is the optical axis.

)のX軸を中心にして反時計方向にY軸と2軸を回転し
た後の結晶座標軸(X、 Y’、 Z’)から切断され
る。
) is cut from the crystal coordinate axes (X, Y', Z') after rotating the Y-axis and two axes counterclockwise around the X-axis.

ここで、回転角θは、後述するとおり40〜6唾の範囲
内から選定される。
Here, the rotation angle θ is selected from within the range of 40 to 6 degrees, as described later.

ねじれ振動モードの共振周波数fは、次式で与えられる
The resonance frequency f of the torsional vibration mode is given by the following equation.

ここで、では水晶体のY′軸方向の長さ主寸法、μはず
れ弾性率およびρは水晶体の密度である。
Here, the main length dimension of the crystalline lens in the Y'-axis direction, μ is the shear elastic modulus, and ρ is the density of the crystalline lens.

本考案者は、この共振周波数の基本式を基礎にして、前
述した回転角との関係について注目したところ、有益な
結果を得た。
The inventor of the present invention focused on the relationship with the rotation angle described above based on this basic equation of the resonance frequency, and obtained useful results.

の関係について観測したところ、この周波数定数特性は
第3図に示した曲線5のように現われる。
When observing the relationship, this frequency constant characteristic appears as curve 5 shown in FIG.

この曲線5は、同一の共振周波数fを得る場合において
回転角θが40〜7渡の範囲内にあるときは、周波数定
数krが1 v 700k ” wtt以下であること
を示しいる。
This curve 5 shows that when the same resonance frequency f is obtained and the rotation angle θ is within the range of 40 to 7 degrees, the frequency constant kr is 1 v 700k''wtt or less.

更に具体的には、f=128kHzの水晶ねじれ共振子
において、その長さ主寸法1と回転角θとの関係につい
ては、第4図に示した曲線6のように現われる。
More specifically, in the twisted crystal resonator of f=128 kHz, the relationship between the main length dimension 1 and the rotation angle θ appears as a curve 6 shown in FIG.

この曲線6のよれば、回転角θが40〜73度の範囲内
で、長さ主寸法1が約13姻以下であることを示してい
る。
According to this curve 6, it is shown that the rotation angle θ is within the range of 40 to 73 degrees and the main length dimension 1 is about 13 degrees or less.

したがって、所定の共振周波数fを得る場合にその共振
子の長さ主寸法1を小さくしたいときは、水晶体の回転
角θを40〜73度の範囲から選定すればよい。
Therefore, if it is desired to reduce the main length dimension 1 of the resonator in order to obtain a predetermined resonance frequency f, the rotation angle θ of the crystalline lens may be selected from the range of 40 to 73 degrees.

次に、1次の周波数温度係数Tt”ゝと回転角θとの関
係について観測したところで、この1次の温度係数特性
は、第5図に示した曲線7のように現われる。
Next, when observing the relationship between the first-order frequency temperature coefficient Tt'' and the rotation angle θ, this first-order temperature coefficient characteristic appears as a curve 7 shown in FIG.

この曲線7は、回転角θが一36度と50度において1
次の温度係数T、1)を零にすることを示している。
This curve 7 is 1 when the rotation angle θ is 36 degrees and 50 degrees.
This indicates that the next temperature coefficient T, 1) is set to zero.

しかし、回転角θが一36度であるときか、後述する第
6図の曲線8で示されるように2次の温度係数T!2)
が−60(X 10−9/ deg2)であって、可な
り大きな値であるために、周波数温度特性が専らこの2
次の温度係数によって影響を受けて不適当であるが、回
転角θが50度であるときは、2次の温度係数T、/2
)も小さな値であるため、良好な周波数温度特性を現わ
す。
However, when the rotation angle θ is 136 degrees, a quadratic temperature coefficient T! 2)
is -60 (X 10-9/deg2), which is a fairly large value, so the frequency temperature characteristics are
Although it is inappropriate because it is influenced by the following temperature coefficient, when the rotation angle θ is 50 degrees, the quadratic temperature coefficient T, /2
) is also a small value, so it exhibits good frequency-temperature characteristics.

そして、良好な1次の温度係数Tf1)を現わす実用的
範囲は、±20 (X 10=/deg)以下であるこ
とから、回転角θを40度〜60度の範囲に限定される
Since the practical range that exhibits a good first-order temperature coefficient Tf1) is ±20 (X10=/deg) or less, the rotation angle θ is limited to a range of 40 degrees to 60 degrees.

2次の周波数係数’r”)については、第6図の曲線8
で示され、この場合、切断角θが38〜76度の範囲に
おいてT、2)の値を±40 (X 10−9/deg
”)以下にすることができる。
For the second-order frequency coefficient 'r''), curve 8 in Figure 6
In this case, the value of T, 2) is ±40 (X 10-9/deg
”) can be as follows.

なお、曲線8は、回転角θが一47度においてT、2)
の値を零にするが、1次の温度係数の値が前述した第5
図の曲線7で示されるように50 (10−’/deg
)となって、可なり大きいため、良好な温度特性を現わ
さない。
In addition, curve 8 shows T when the rotation angle θ is 147 degrees, 2)
The value of is set to zero, but the value of the first-order temperature coefficient becomes the fifth
50 (10-'/deg
), which is quite large and does not exhibit good temperature characteristics.

本考案によって得られた水晶共振子は、従来の恒弾性合
金に代わり使用されるものであり、第7図に実施例の構
成を示す。
The crystal resonator obtained according to the present invention is used in place of a conventional constant modulus alloy, and FIG. 7 shows the configuration of an example.

第7図aで圧電磁器からなる共動子10,10’は円板
状を分割した形状で、各両生面にはニッケルクロム金等
の金属の電極11.11’が施されている。
In FIG. 7a, the resonator 10, 10' made of piezoelectric ceramic has a disk shape divided into parts, and electrodes 11, 11' of metal such as nickel chrome gold are provided on each amphibatic surface.

分極の方向は図中に示す様に互いに逆方向である。The directions of polarization are opposite to each other as shown in the figure.

電極は一部が振動子10.10’の側面に延び、引出電
極12.12’として引き出され、外部に接続されてい
る。
A part of the electrode extends to the side surface of the vibrator 10.10', is drawn out as an extraction electrode 12.12', and is connected to the outside.

第7図すのように振動子10.10’は本考案による水
晶共振子13.13’と貼合わせて変換子14が構成さ
れる。
As shown in FIG. 7, the transducer 14 is constructed by bonding the vibrator 10.10' with the crystal resonator 13.13' according to the present invention.

なお、このようにして変換子14は結合子15によって
振動の節となる部分が固着、支持される。
In this way, the portion of the transducer 14 that becomes a vibration node is fixed and supported by the coupler 15.

この場合、結合子15には通常複数個の共振子を接続さ
せて使用される。
In this case, the coupler 15 is usually used with a plurality of resonators connected thereto.

以上説明したことを総合すれば、周波数温度特性が良好
であり、かつ共振子の長さ主寸法を小さくすることがで
きる回転角θは、40〜60度であことかわかる。
If we take the above explanation into consideration, it can be seen that the rotation angle θ which can provide good frequency temperature characteristics and reduce the main length dimension of the resonator is 40 to 60 degrees.

本考案の特性例を示せば、長さ主寸法lが13Trr!
ILで、回転角θが50度である水晶ねじれ共振子を第
1図に示した共振子2,3としてねじれモード変換子を
試作実験した結果、周囲温度が0〜50℃の範囲におい
て、周波数変化率が±15〜20ppmの範囲にあって
均一の特性のものが得られた。
To give an example of the characteristics of this invention, the main length l is 13Trr!
As a result of a prototype experiment of a torsion mode converter using IL as resonators 2 and 3 shown in Fig. 1, using a crystal torsion resonator with a rotation angle θ of 50 degrees, we found that the frequency The rate of change was in the range of ±15 to 20 ppm, and uniform characteristics were obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のねじれモード変換子を示した斜視図、第
2図は本考案に係る水晶体の切断方位を示す結晶座標軸
、第3図は回転角θに対する周波数定数krの特性図、
第4図は回転角θに対する長さ主寸法1の特性図、第5
図は回転角θに対する1次の周波数温度係数T、1)の
特性図および第6図は回転角θに対する2次の周波数温
度特性丁(2)の特性図である。 第7図a、 bは、本考案の共振子を変換子に構成した
例を示す斜視図、第8図は結合子と接続した斜視図であ
る。 1.10.10’・・・・・・振動子、4,13.13
′・・・・・・水晶共振子、θ・・・・・・回転角、1
・・・・・・長さ主寸法、14・・・・・・変換子。
Fig. 1 is a perspective view showing a conventional torsion mode converter, Fig. 2 is a crystal coordinate axis showing the cutting direction of the crystalline lens according to the present invention, Fig. 3 is a characteristic diagram of the frequency constant kr with respect to the rotation angle θ,
Figure 4 is a characteristic diagram of the main length dimension 1 versus rotation angle θ, and Figure 5
The figure is a characteristic diagram of the first-order frequency temperature coefficient T, 1) with respect to the rotation angle θ, and FIG. 6 is the characteristic diagram of the second-order frequency temperature coefficient T (2) with respect to the rotation angle θ. FIGS. 7a and 7b are perspective views showing an example in which the resonator of the present invention is configured as a transducer, and FIG. 8 is a perspective view showing the resonator connected to a connector. 1.10.10'... Vibrator, 4,13.13
′...Crystal resonator, θ...Rotation angle, 1
... Length main dimension, 14 ... Conversion element.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 振動子と水晶共振子とを貼合わせて構成される変換子の
該水晶共振子が結晶座標軸x、 y、 zのX軸を中心
にして反時計方向にY軸と2軸を回転した後の結晶座標
軸X、 y’、 z’によって切断され、該回転した角
度が40〜60度の範囲にあり、該水晶共振子の長さ主
寸法がY軸の方向にあり、かつ、該水晶共振子がねじれ
振動モードで共振することを特徴とする水晶ねじれ共振
子。
After the crystal resonator of the transducer, which is constructed by bonding a vibrator and a crystal resonator together, rotates around the X axis of the crystal coordinate axes x, y, and z, counterclockwise around the Y axis and two axes. The crystal resonator is cut by crystal coordinate axes A crystal torsional resonator characterized by resonating in a torsional vibration mode.
JP8595678U 1978-06-22 1978-06-22 crystal twisted resonator Expired JPS6010111Y2 (en)

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JPS553573U JPS553573U (en) 1980-01-10
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