JPS60501527A - 長手方向のポンピング作用を減少した二重共振ビ−ムの力トランスジュ−サ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 長手方向のポンピング作用を減少した 二重共振ビームのカドランスジューサ 技術分野 本発明は、取付パッド間に延びる二重の共振ビームを有したカドランスジューサ に係り、特に、ビームによって取付パッドにか＼る長手方向の力の強度を最小に するように、まっすぐな平均位置の両側でビームを内方及び外方に振動させるよ うにしだカドランスジューサに関する。

背景技術 圧力や重量や加速度のような物理的特性を測定する力トランスジューサとして用 いるために二重ビーム共振器が提案されている。カドランスジューサとして使用 する時には、一対の実質的に平行なビームがそれぞれの取付バンドから延びるよ うに構成される。取付パッドは固定の節点となるので、理論的には、ビームの動 きが力伝達構造体に伝わらないように取付パッドをこの構造体に接続することが できる。ビームの動きが力伝達構造体に伝わると、ビームからのエネルギーが吸 収されてしまうことになり、ひいては、共振器の性能係数即ちＱ″を低下させる ことになる。

充分には認識されていないが、二重共振ビームのカドランスジューサに関する７ つの課題は、ビームからの工のは、ビームの振れによって取付・ぐラドが互いに 近付いたシ離れたシするように長手方向に動くからである。このような長手方向 の動き即ちパポンピング作用パば、ビームが横方向に振れた時に取付パッド間の 距離が変るために生じる。この長手方向のポンピング作用は、トランスジューサ のＱを低下させるだけでなく、トランスジューサの直線性ｊ低下させるので、望 ましがらぬものである。このような直線性の低下は、成る力におけるビームの共 振周波数が、力伝達構造体のみの共振周波数に近づいた時、もしくは、ビームが 間に延びた取付パッドと力伝達構造体とを組み合わせたものの共振周波数に近づ いた時に生じる。その結果、カドランスジューサの応答を、適当な式を用いて直 線化した時は、加えた力の幾つかの値において残留エラーがでる。エラーの大き さは、周囲の構造体の共振特性によって左右され、：１．３×ＩＱ”程度の比較 的小さい値からフルスケール、２．５　Ｘ　１０−３ｍ度の比較的大きい値まで 様々である。

もし周囲の構造体の共振特性を正確に予測できるならば、長手方向のポンピング 現象によって甚だしい問題が生じることはない。これは、周囲の支持構造体を、 ビームの通常の作動範囲におけるビームの共振周波数以外で共振させるように構 成できるからである。然し乍ら、支持構造体は、カドランスジューサと比較して 物理的に大きいので、その共振特性は非常に複雑になりゃすい。例えば、二重ビ ームのカドランスジューサは、その特定の構成にもよるが、典型的に、／　７　 ｋＨｚからりＯｋＨｚの間で特に振動する。支持構造体の基本的な共振周波数は 、典型的に／　ｋＨｚのレンジである。従って、／　７　ｋＨｚからグθｋＨｚ の範囲である周囲構造体の共振周波数は、基本的な共振周波数のかなり上の高調 波となり、従って、支持構造体のモードスペクトルは、共振器の作動周波数にお いて非常に密となる。これらの高次の共振モードＫｌｄ、典型的に、容易に識別 も制御も予測もできないような撓み、ねじれ及び引っ張り歪みが含まれる。従っ て、カドランスジューサの動作周波数においてモードスペクトルが充分に制御さ れた支持構造体を設計することは不可能である。理想的な対応策は、カドランス ジューサの全動作範囲について共振しないような支持構造体にすることであるが 、カゼ口の周波数がグＱ　ｋＨｚであるようなカドランスジューサの作動周波数 は、典型的に、フルスケールの圧縮力からフルスケールの引つ張シカまで力が変 化する時に、３４　ｆ＜Ｈｚから４４ｋＨｚまで変動するので、上記のような構 造にするのは不可能である。

長手方向のポンピングによって引き起こされる非直線性の度合は、はｙ１長手方 向のポンピングの大きさの関数となる。従って、長手方向のポンピングを減少さ せれば、ビームの共振周波数と、計算によってめた加える力との関係の直線性が 改善されることになる。長手方向（つまり、互いに近づいたシ離れたシする方向 ）の取付パントノ動きは、ビームの横方向の振れの大きさの関数になることか明 白である。従って、ビームが最初にまっすぐな位置から横方向に振れた時には、 取付・マッドの相対的な長手方向の動きが比較的僅かである。然し乍ら、ビーム が引き続き横方向に振れると、取付・千ット°が長手方向に互いに近づきあう程 度が急激に増大する。簡単に言えば、成る所与の横方向の振れに対する取付バン ドの相対的な長手方向の移動は、ビームが横方向に・振れるにつれて増大するこ とになる。

ビームと取付パッドとの接合部における境界条件が非対称であるため、ビームが 基本共振周波数又はその奇数高調波で振動する間には、ビームの平均位置が外方 向に曲がってくるが、これまでとのことは確認されていない。

これら非対称の境界条件によシ、ビームが基本共振周波数の偶数高調波で振動す る間に、ビームが内方へ曲がってくることも確認されていない。その結果、ビー ムは、同じ程度で内方及び外方に曲がるのではなく、その平均位置が一方又は他 方にずれることになる。それ故、ビームの横方向の所与のピーク・ピーク振れに 対しては、非対称な端部条件のビームの方が、対称的な条件−ビームの内方及び 外方の移動程度が等しい−の場合よシも横方向の最大位置が実質的に大きくなる 。非対称の境界条件では、横方向の振れが比較的大きくなることにょシ、長手方 向の動き、即ち、「ポンピング作用」も比較的大きなものとなる。

取付パッドに長手方向の動きが与えられるという現象は、例えば、水晶時計のよ うな時間基準体として用いられる同調フォークに集中している。従って、例えば 、このような同調フォークの枝を、７９ｇ２年７月のＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔ ｉｏｎｓ　ｏｎ　５ｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ第ＳＵ−，２ ９巻、第乙号に掲載されたトミカヮ氏等の「Ｑを高くするように基本中を変更し た水晶クリスタルの同調フォーク：限定元素分析及び実験」と題する論文、並び に、７９ｇθ年７月のＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　５ｏｎｉｃ ｓ　ａｎｄＵｌ　ｔｒａｓｏｎｉｃｓ第Ｓ　Ｕ　−２７巻、第５号に掲載された トミカワ氏等の「高周波用の第λモード同調フォーク：限定元素分析及び実験」 と題する論文に示されたように変更することができる。然し乍ら、これら文献に 示された技術は、多数の理由で二重ビーム共振器には適用できない。

その第１とじて、二重ビーム共振器のビームは、同調フォークの枝とは大きく異 なった状態で振れる。同調フォークの枝は、固定端一自由端の片持ち梁のように 振れる。

これに対し、二重ビーム共振器のビームは、固定端一固定端の内蔵ビームのよう に振れる。これらビームの各々は、節点のパターン及び共振特性が異なシ、各々 の所与の構造変化によって各ビームが異なった影響を受ける。

第コに、同調フォークの枝は、一端が自由であるから、これらの枝によって取付 ・ぐノドに与えられる長手方向の移動は、二重ビーム共振器の場合のように枝の 実効長さの変化に基づいたものとはならない。むしろ、長手方向の移動は、慣性 によって生じ、即ち、枝の動きの長手方向成分によって生じる。実際上、取付・ ぐノドが横方向に共振する時には、枝の重心が取付パッドに近づいたり離れたシ する。これに対して、二重ビーム共振器の長手方向のポンピングは、慣性によっ て生じるのではない。実際上は、ビームの質量がゼロであっても、ビームの実効 長さが依然として変化するので、長手方向のポンピングも依然として存在する。

発明の開示 本発明の目的は、力によって誘起される周波数応答特性を改善した二重共振ビー ムのカドランスジューサを提供することである。

本発明のｆｆ１Ｊの目的は、性能係数が比較的高い二重共振ビームのカドランス ジューサを提供することである。

本発明の更に別の目的は、支持構造体に生じるスジリアス共振を制御する必要な しに支持構造体と共に使用することのできる二重共振ビームのカドランスジュー サを提供することである。

本発明のこれら及び他の目的は、測定さるべきカを受ける一対の取付パッド間に 延びる実質的に等しい長さの一対の平行ビームを有したカドランスジューサによ って達成させる。このカドランスジューサは、ビームをそのまっすぐな平均位置 に対して内方及び外方に等しく共振させるように特に構成される。このカドラン スジューサの７つの態様においては、ビームの基本共振周波数及びその奇数高調 波に対して長手方向のポンピング作用を減少するため、ビームが互いに近づくよ う内方に曲げられる。これに対し、ビームの共振周波数の偶数高調波については 、長手方向のポンピング作用を減少するため、ビームが互いに離れるよう外方に 曲げられる。更に別の態様においては、ビームが側縁に沿ってその中点に各々の 質量を支持し、その内縁は、ビームの基本共振周波数及びその偶数高調波に対し て長手方向のポンピング作用を減少するのに使用されそしてその外縁は、共振周 波数の偶数高調波に対して長手方向のポンピング作用を減少するのに使用される 。更に別の態様においては、ビームの巾がそれらの中点に向かって増加され、そ の内縁は、基本共振周波数及びその奇数高調波に対して内方に曲げられそしてそ の外縁は、共振周波数の偶数高調波に対して外方に曲げられる。

本発明のカドランスジューサの更に別の実施例では、ビームと取付パッドとの接 合部における境界条件は、均−巾のまっすぐなビームを使用できるように対称的 とされる。

図面の簡単な説明 第１図は、典型的な二重共振パーのカドランスジューサを示す図、 第２図は、ビームの横方向の振れの関数としてビームによって長手方向の力が如 何に発生されるかを示す概略図、 第３図は、一端が固定されそして他端が自由端であるような二重ビームカドラン スジューサの場合に、ビームのカーブした平均横方向位置と、まっすぐな平均横 方向位置とに対して、ビームの中点の横方向変位及びビームの端の長手方向変位 を時間の関数としてプロットしたグラフ、 第９図は、カドランスジューサのビームと一方ノ取付・ぞノドとの間の接合部の 平面図であり、長手方向ポンピングの主な原因を説明するだめの図、 第Ｓ図は、共振ビームがカドランス・ジューサの共振支持構造体に接続された状 態を示す概略図、第６図は、第Ｓ図の系統の周波数応答を、７つの共振構造体の 弾性定数を決定する共振周波数の関数として示したグラフであシ且つ第Ｓ図に示 した共振構造体間を接続することによって生じるエラーを示すグラフ、第７図は 、まっすぐな平均位置に対してビームを内方及び外方に同じ量だけ振らせるよう な構成であって、ビームを内方又は外方に曲げるような７つの実施例を示した平 面図、 第Ｓ図は、まっすぐな平均位置に対してビームを内方及び外方に同じ量だけ振ら せるような構成であって、各ビームがその内縁又は外縁のいずれかにおいてその 中点に質量を支持するような別の実施例を示す平面図、第９図は、まっすぐな平 均位置に対してビームを内方及び外方に同じ量だけ振らせるような構成であって 、ビ乙べの内縁又は外縁のいずれかにテーパを付けることによりビームの巾を中 点に向かって増加した更に別の実施例を示す平面図、 第７０図は、ビームの境界条件をビームの両側に対して対称的にすることにより 、ビームの平均横方向位置をまっすぐな平均位置に対して内方及び外方に同じ量 だけ振らせるような更に別の実施例を示す平面図、第１／図は、ビームの基本共 振周波数、その第コ高調波及び第３高調波の作動周波数に対して取付バンドの幾 何学寸法の関数として長手方向ポンピングの程度を示したグラフ、そして 第１２Ａ図及び第７２Ｂ図は、ビームの境界条件を対称的とすることによってビ ームをまっすぐな平均位置のまわりで内方及び外方に同じ量だけ振らせるような 他の実施例を示す図である。

発明を実施する最良の態様 第１図に示されたように、二重共振ビームのカトランスノユーサ４は、コつの取 付パッド１０．１２を備え、これら取付パッド間には一対の一般的に平行なビー ム１４．１６が延びている。これらのビームは、スロット２４によって互いに分 離されている。カトランスソユーザ４ば、水晶のような圧電材料で形成されるの が好ましい。フィルム即ち被膜の形態の電極２８．３０は、図示されたようにビ ーム１４．１６上に延びている。これらの電極２８．３０け、一般の発振器３２ に接続され、該）発振器は電極２８．３０にＡＣ信号を与え、′ビーム１４．１ ６を互いに／ｇＯ°位相ずれさせて一内方及び外方に振動させる。電極２８．３ ０に力えられるＡＣ信号の周波数は、ビーム１０．１２の共振周波数によって決 定される。

取付・ｅラド１０．１２は、各々の支持構造体５０．５２に取シ付けられる。こ れら支持構造体は、典型的に、取付・ぐノド１０．１２よりも非常に質量がある 。長手方向の力（即ち１、ビーム１４．１６の長手軸に沿って作用する力）が、 支持構造体５０．５２を介して取付・ぐ、ノド１０．１２へ与えられ、ビーム１ ４．１６の共振周波数が変えられる。従って、支持構造体５０．５２は、力伝達 手段として働く。共振周波数は、ビーム１４．１６に与えられるねじれ力に応答 して増加し、ビーム１４．１６に与えられる圧縮力に応答して減少する。

前記したように、共振ビーム１４．１６は、互いに／ｇＯ°横方向に（即ち、側 部から側部へ）動き、内方又は外方のいずれかに同時に動く。その結果、ビーム １４．１６が取付パッド１０．１２に与える回転モーメントは、理論的には、互 いに等しく逆向きである。従って、取付パッド１０．１２は、固定の節点として 働き、それ故、理論的には、ビーム１４．１６からのエネルギーを支持構造体５ ０．５２に結合しない。このようにエネルギーが支持構造体に結合されないこと は重要である。というのは、ビーム１４．１６から送られたエネルギーは、カト ランスソユーサの性能係数“Ｑ”を低下し、これによって性能の低下を招くから である。

固定の節点として働く取付パッド１０．１２Ｖｉ、回転モーメント及び横方向の 力が支持構造体５０，５２に加わらないように充分に機能するが、ビーム１４． １６がら支持構造体５０．５２への全てのエネルギー伝達を阻５止するものでは ない。これは、ビーム１４．１６の振れによって取付パッド１０．１２が互いに 近付くように引っ張られるからである。従って、ビーム１４．１６の横方向の動 きによシ、取付パッド１０．１２間に長手方向の力が加えられる。この「長手方 向のポンピング作用」１０により、ビーム１４．１６から取付ノぞノド１０．１ ２を経て支持構造体５０．５２へとエネルギーが伝達される。

この長手方向のポンピング作用の周波数が支持構造体５０．５２の高次モードの 共振周波数に近づくと、カトランスノユーサ４の作動周波数がこのような共振周 波数１５に引っ張られる。これは、周波数対力関係の直線性に悪影響を及ぼし、 ひいては、その精度を低下させる。

長手方向のポンピング作用を完全に除去することはできないが、長手方向のポン ピング作用の強さは、主として、ビーム１４．１６の溝方向の移動特性によって 左右２０される。第２Ａ図には、ビーム１６がその共振中に３つの位置で概略的 に示されている。位置１６は、最も内方の位置であり、１６′は、最も外方の位 置であシ、そして位置１６″は、中間位置即ち平均位置である。

第２Ａ図から明らかなように、ビームの中点の長手方向位置位置け、ビーム１６ の横方向部分に拘りなく変死する。

従って、１６′におけるビームの横方内位装置が１６”における位置の２倍だけ であったとしても、１６′におけるビームの長手方向位置は、１６“における位 置の実質的に１倍以上動く。ビームが内方及び外方に同じ量たけ振れる場合の長 手方向ポンピング作用の程度は、第Ｊ、８図に示すように実質的に僅かである。

従って、ビーム１４．１６の平均位置・がまっすぐになるようにビーム１４．１ ６を内方及び外方に実質的に同じ量だけ振らせることができれば、長手方向ポン ピングの程度を最小にすることができる。

対称条件及び非対称条件に対するビーム１４．１６の動きが第３図に時間の関数 としてプロットされている。

第３Ａ図においては、ビーム１４．１６は、第、２Ａ図に示すようにまっすぐな 位置即ちゼロの横位置から、外方に、第３Ａ図の上の波形で示すような正の横位 置へと動く。このような非対称な横方向移動では、ビームの両端が、第３Ａ図の 下の波形で示すように、作動周波数と同じ周波数で互いに近付くように長手方向 に移動させられる。これに対し、第３Ｂ図の上部に示したまっすぐな平均位置に 対して同じ程度で対称的に横に移動する場合には、長手方向移動即ちポンピング の程度が実質的に小さくなる。又、当然のことながら、第３Ｂ図の場合の長手方 向ポンピングの周波数は、ビーム１４．１６が各サイクルにス回まっすぐな位置 を通って動くので、カトランスノユーサの作動周波数の２倍となる。

第２Ａ図に示したようにビーム１４．１６が非対称に共振する傾向が生じる理由 は、ビーム１４．１６と取付パッド１０．１２との接合部においてビーム１４． １６の境界条件が非対称だからである。ビーム１４．１６と取付パッド１０との 界面が第７図に詳細に示されている。

取付パッド付近のビーム１６の境界条件は、領域Ａ−８には物質が存在しないが ビーム１６の反対側の領域Ｃ−Ｄには同調フォーク物質が存在するという点で、 対称的でない。その結果、領域Ｃ−Ｄの物質によって発生される外方向の回復力 は、領域Ａ−８には物質がないので内方向の回復力より大きなものとなる。この ような非対称な境界条件によシ、ビーム１４．１６の平均位置は、ビーム１４． １６が基本共振周波数又はその奇数高調波で作動する間に外方向に曲げられる。

直感的に明らかなことではないが、基本共振周波数のｆＭ数高調波の場合には、 ビーム１４．１６が外方に振れるのではなくて内方に振れ、ビーム１４．１６の 平均位置も内方に曲げられる。

上記したように、ビーム１４．１６と支持構造体５０．５２との接続は、長手方 向のポンピングにより、カドランスジユーザのＱを低下させるだけでなく、加え た力の関数として周波数応答の直線性にも悪影響を及ぼす。この現象は、第Ｓ図 を参照することによって良く理解できる。第Ｓ図に示すように、バネ６０、質量 ６２及びダン６８及びダンパ７０より成る第２の共振構造体へバネ７２によって 接続される。各構造体の共振周波数は、次の式で与えられる。

Ｆ＝Ｃ／／コπ）（Ｋ／Ｍ）” 説明上、第Ｓ図の右側に示された構造体のバネ６６、質量６８及びダンパ７０の 特性は固定されたものであると仮定する。又、左側に示された質量６２及びダン パ６４も固定であるが、第Ｓ図の左側の共振構造体の共振周波数を調整できるよ うに、バネ６０の弾性定数は調整可能であるものと仮定する。その結果、第Ｓ図 の左側に示された構造体の共振周波数は、弾性定数Ｋが変化するにつれて滑らか なカーブで変化する。然し乍ら、バネ７２によって接続された場合、第乙へ図の グラフに示されたように、左側の構造体の共振周波数は、右側の構造体の共振周 波数に向かって引っ張られる。第乙へ図には、左側の構造体の共振周波数Ｆ／及 び右側の構造体の共振周波数Ｆ２がバネ６００弾性定数にの関数として示されて いる。

第Ｓ図の左側の共振構造体は、加えた力に基づいて弾性定数にが変化するような 二重共振ビームのカドランスジユーザを表わしている。第Ｓ図の右側の共振構造 体は、カドランスジユーザのだめの支持構造体を簡単な形態で表わしている。と いうのは、実際には、支持構造体には、非常に予想しがたく且つ計算しがたい要 素が多数あるからである。バネ７２は、カドランスジユーザの長手方向ポンピン グによって生じるビーム１４．１６と支持構造体５０．５２との間の結合を表わ している。その結果、カドランスジユーザの発振周波数は、加えた力の関数とし て滑らかに変化せず、支持構造体の種々の共振周波数に向かって引っ張られる。

このような現象が生じるたびに、第Ｓ図の簡単な系統に対して第６８図に示され たように、残留エラーが生じる。この残留エラーは、カドランスジユーザに加え た力が変化するにつれて、正の領域となシ次いで負の領域となる。

第６８図に示すエラーは完全には除去できないが、ビーム１４．１６と支持構造 体５０．５２との間の結合の程度を減少するか或いは長手方向ポンピングの大き さを減少することによって相当に減らすことができる。第２図及び第３図に示す ように、ビーム１４．１６を内方及び外方に実質的に等しく振らせるように構成 することによって長手方向ポンピングを最小にするととができる。

長手方向のポンピングを最小にするようにビーム１４．１６を構成した７つの態 様が第７図に示されている。第７図の実施例では、ビーム１４．１６は、境界条 件が非対称であるから、これらビームが作動中にとる平均曲率とは反対の方向に 最初にカーブさせられる。ビーム１４．１６は、基本共振周波数又はその奇数高 調波で作動する場合には、外方にカーブした平均位置のまわシで共振するので、 第７Ａ図に示すようにビーム１４．１６を内方に曲げることによシ長手方向ポン ピングを最小にするよ／乙　− その中央部分の方が、ギャップ２４の各端Ｇ巾よりも、ビーム１４．１６の巾の 約２％ないし３％狭くなければならないことが計算及び実験で決定されている。

ギャップ２４の中央部分をその端部よりもビーム１４．１６の巾の約と〕だけ狭 くしたものが最適な構成である。

基本共振周波数の偶数高調波は、ビーム１４．１６を内方へ曲げるので、ビーム １４．１６が外方に曲がった第７Ｂ図の構成を用いて、基本共振周波数の偶数高 調波における長手方向のポンピングを最小にすることができる。ギャップ２４は 、その中央部分が、その各端よりも、各ビーム１４．１６の巾の約／／％ないし ／５係だけ広くしなければならない。ギャップ２４の中央部分が、その各端より も、ビーム１４．１６の巾の約７３％だけ広い場合が最適な構成である。

ビーム１４．１６を対称的に共振させＡ別の態様が第Ｓ図に示されている。第ｇ Ａ図の実施例では、各ビーム１４．１６の内縁の中央に質量部８０，８２が形成 され、ビーム１４．１６の質量の中心が内方にずらされる。質量の中心を内方に ずらすことにより、質量部８ｏ、８２は、カドランスジユーザが基本共振周波数 又はその奇数高調波で作動する時にビーム１４．１６が外方に曲がる傾向を補償 する。基本共振周波数の偶数高調波の場合には、ビーム１４．１６の外縁の中央 に質量部８４．８６が形成される。質量部８４．８６は、ビーム１４．１Ｇの質 量の中心を外方にずらし、基本共振周波数の偶数高調波においてビーム１４．１ ６が内方に曲がるのを補償する。

第５図の実施例は、ビーム１４．１６の縁に配置された別々の質量部８０−８６ を使用するものであるが、第７図に示すように縁に沿って質量部を分布させるこ とができる。従って、第９Ａ図の実施例では、ビーム１４．１６の内縁が内方に テーパ付けされているが、その外縁はまっすぐにされている。その結果、ビーム の質量の中心が内方にずらされ、基本共振周波数及びその奇数高調波においてビ ーム１４．１６が外方に曲がる傾向に対抗する。又、ビーム１４．１６の内縁に 沿って材料を増加すると、第７Ａ図に示すようにビーム１４．１６は若干内方に 曲がったビームとして働く。

基本共振周波数の偶数高調波については、第３８図の質量部８４．８６に対応し 、第７Ｂ図に示すような外側に曲がったビームの形状をとるように、ビーム１４ ．１６の外縁に質量部が分布される。

ビームの形状もしくは質量の分布を変えることによって長手方向のポンピングを 最小にするようにビーム１４．１６を構成するのではなく、第７０図に示すよう にビームの境界条件を対称的にすることによって長手方向のポンピングを最小に することができる。両端で境界条件を対称的にすると、基本共振周波数及びその 奇数又は偶数高調波で作動する場合にビームを内方及び外方に等しく振らせるこ とができる。第７０図に示す実施例では、ギャップ２４の下の取付パッド１０． １２１７）部分によって与えられる外向きの回復力に等しい内方の回復力を与え るように横方向の突起即ち突出部８０が設けられる。この突出部８０の最適な巾 Ｗｏは、ギャップ２４の巾の約半分である。突出部８０の色々な巾ＷＯに対する 共振周波数でのポンピング作用の大きさがギャップ２４の巾の関数として第１／ 図に示されている。第１／図から明らかなように、基本共振周波数及びその第１ 、第３の高調波については、ギャップ２４の巾の半分であるような突出部の巾Ｗ ｏが最適値に近いものである。

ビーム１４．１６のフォークの境界条件を対称的なものにする７つの態様が第７ ０図に示されているが、第７２図に示した実施例を含む−これに限定されるもの ではないが一他の多数の態様を使用できることか理解されよう。第１コ八図に示 されたように、第１０図の突出部８０に代って、チー・ぐ付きの支持体８２が用 いられておシ、これは、ギャップ２４の下のベース取付ノ４ノド１０．１２によ って与えられる外方の回復力に大きさが等しい内方の回復力を与える。第１３Ｂ 図に示された実施例では、取付パッド１０．１２によってビーム１４．１６に与 えられる外方の回復力を減少するようにビーム１４．１６に８４で示すノツチが 設けられている。

かくて、添付図面に示して以上に説明した実施例を用いて、長手方向のポンピン グを最小にできることが明らかであろう。このように長手方向のポンピングを減 少す／９ ることにより、二重共振ビームのカトランスソユーサのＩＩ　Ｑ　＋＋及び直線 性が著しく改善される。

ＦＩＧ。７Ａ　ＦＩＧ。７Ｂ ＦＩＧ。ａＡ　ＦＩＧ。８Ｂ ＦＩＧ。９）Ａ　ＦＩＧ。９Ｂ ＦＩ［Ｇ。ＩＱ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／一対の取付バンド間に延びる実質的に同じ長さの一対の一般的に平行なビーム と、これらビームを両横方向に共振させる手段とを具備し、上記ビーム及び取付 パッドは、上記ビームが、実質的にまっすぐな平均位置のまわシで内方及び外方 に実質的に同じ量だけ共振されるように構成されていて、上記平均位置からの上 記ビームの横方向の振れを最小にし、上記ビームの長手方向のポンピングを最小 にしたことを特徴とする長手方向ポンピングの減少された二重ビーム共振器。 ２　上記ビームは、それらの中点が互いに近付くように内方に曲がる請求の範囲 第１項に記載の共振器。 ３　上記ビームの中点におけるビーム間の間隔は、その端部におけるビーム間の 間隔よシも、各ビームの巾の約２裂ないし３矛だけ小さい請求の範囲第２項に記 載の共振器。 グ　上記ビームの中点におけるビーム間の間隔は、その端部におけるビーム間の 間隔よりも、各ビームの巾つ約１１だけ小さい請求の範囲第３項に記載の共振器 。 夕　上記ビームは、それらの中点が互いに離れるように外方に曲がる請求の範囲 第１項に記載の共振器。 乙　上記ビームの中点におけるビーム間の間隔は、その端部におけるビーム間の 間隔よりも、各ビームの巾の杓／／％ないし／汐チだけ大きい請、求の範囲第５ 項に記載の共振器。 ７　上記ビームの中点にあ−けるビーム間の間隔は、その端部におけるビーム間 の間隔よシも、各ビームの巾の、約／３チだけ大きい請求の範囲第４項に記載の 共振器。 ｇ　上記ビームの各々は、その一方の側線に沿ってその中央に質量を支持する請 求の範囲第１項に記載の共振器。 ワ　上記共振器が上記ビームの基本共振周波数又はその奇数高調波で作動する時 に長手方向のポンピングを最小にするように、上記質量が各ビームの内縁に支持 される請求の範囲第３項に記載の共振器。 沼　上記共振器が上記ビームの基本共振周波数の偶数高調波で作動する時に長手 方向のポンピングを最小にするように、上記質量が各ビームの外縁に支持される 請求の範囲第３項に記載の共振器。 ／／　各々のビームの巾は、その中点に向かって大きくなる請求の範囲第１項に 記載の共振器。 ／２　上記共振器が上記ビームの基本共振周波数又はその奇数高調波で作動する 時に長手方向のポンピングを最小にするように、上記ビームの各々は、その内縁 がその中点で互いに他のビームに向かって内方にテーパ付けされている請求の範 囲第１／項に記載の共振器。 ／３　上記共振器が上記ビームの基本共振周波数の偶数高調波で作動する時に長 手方向のポンピングを最小にするように、上記ビームの各々は、その外縁がその 中点で互いに他のビームから外方にチーか付けされている請求の範囲第１／項に 記載の共振器。 ／り　」−記取付・ぐノドに対する上記ビームの取付特性は、十記取ｆ＝Ｊパッ ドによって」−記ビームに与えられる内方の回復力が、上記取付パッドによって 上記ビームに与えられる外方の回復力に実質的に等しくなるように、横方向に対 称的にされる請求の範囲第１項に記載の共振器。 盾　上記取付・ぐノドによって上記ビームに与えられる内方の回復力を増大して 、上記取付バンドによって上記ビームに与えられる外方の回復力を打ち消すよう に、上記取付バンドは、これが取り付けられる領域において上記ビームの外縁を 横方向に越えて延びる請求の範囲第１４項に記載の共振器。 ／乙　各々の取シ付はパソｌ゛が上記ビームの外縁を横方向に越えて延びる距離 は、上記ビーム間の横方向距離のほに十分に等しい請求の範囲第７５項に記載の 共振器。 ／７　上記ビームの外縁は、上記数句・ぐノドに接合するときに外方にチー・Ｐ 付けされ、このテーパ付けされた部分は、上記取付パッドによって上記ビームに 与えられる外力の回復力を打ち消すように上記ビームに内方の回復力を与える請 求の範囲第１り項に記載の共振器。 ７ｇ　上記取伺パッドによって上記ビームに与えられる外方の回復力を減少する ように各ビームの内縁にはその各端にノノヂが形成される請求の範囲第１汐項に 記載の共振器。 ／９　各々の取付パッドが取り付けられる一対の支持構造体と、上記ビームの長 手軸に沿って働く外部の力を上記支持構造体に結合してこの外部の力で上記ビー ムの共振周波数を変えるような力伝達手段を更に備えだ請求の範囲第１項に記載 の共振器。 ｊ　一対の離間された取付パッドと、これら取旬パノビームとを具備し、これら ビーム及び取付・ぐノドは、上記ビームが互いに実質的に平行となるような平均 位置をとるように上記ビームを内方及び外方に実質的に同じ量だけ共振させるよ うな構成にされ、これにより、所与の大きさの横方向のピーク・ピーク振れに対 して上記平均位置からの上記ビームの横方向の振れを最小にし、更に、上記ビー ムに与えられた横方向の力の大きさによって決定された周波数で上記ビームを両 方向に共振させる駆動手段を具備し、そして更に、上記ビームの長手軸に沿って 作用する外部の力を上記取付パソ１゛に結合する力伝達手段を具備したことを特 徴とするカトランスノユーサ。 Ｊ　上記ビームがその基本共振層、伎数又けその奇数高調波で共振する時に長手 方向のポンピングを最小にするように上記ビームはそれらの中点で内方に曲げら れる請求の範囲第２０項に記載のカトランスノユーヅ。 〃、上記ビームの中点におけるビーム間の間隔は、それらの両端におけるビーム 間の間隔よりも、各ベースの巾の約２％ないし３％たけ小さい請求の範囲第２７ 項に５記載のカトランスノユーザ。 ３　上記ビームがその基本共振周波数の偶数高調波で共振する時に長手方向のポ ンピングを最小にするように、上記ビームは、それらの中点が互いに離れるよう 外方に曲けられる請求の範囲第、２０項に記載のカトランスノユーサ。 Ｊ　上記ビームの中点におけるビーム間の間隔は、それらの両端におけるビーム 間の間隔よりも、各ビームの巾の約／／りないし／５矛だけ大きい請求の範囲第 、２３項に記載のカトランスノユーサ。 Ｊ　各ビームの対応する側縁は、その中点に対して対称的に配置された質量を支 持し、この質量は、上記ビームが基本共振周波数又はその奇数高調波で作動する 場合は上記ビームの横内縁に取シ付けられ、そして上記ビームが基本共振周波数 の偶数高調波で作動する場合は上記ビームの長手外縁に取り付けられる請求の範 囲第２０項に記載のカトランスノユーサ。 二　上記取付パッドからの上記ビームの取付特性は、上記取付バンドによって上 記ビームに与えられる内方の回復力が、上記取付パッドによって上記ビームに与 えられる外方の回復力に等しくなるように、横方向に対称的である請求の範囲第 ２０項に記載のカトラノスジューサ。 １一対のビームが一対の取付・ぐノド間に接続された二重共振ビームのカトンン スソユーサにおいて、上記取付・ぐノドによって上記ビームに与えられる内方の 力が上記取付・ぐノドによって上記ビームに与えられる外方の力に実質的に等し くなるように上記ビームと取付・Ｐノドとの間の境界条件を変更するようにして 、上記ビームによって生じる長手方向のポンピングを最小にすることを特徴とす る方法。 コ　一対のビームが一対の取付・ぐノド間に接続された一ムがその基本共振周波 数又はその高調波で共振する時に、上記ビームがとる平均位置に対して両方向に 上記ビームを変位させるようにして、上記ビームによシ生じる長手方向のポンピ ングを最小にすることを特徴とする方法。 ガ　上記ビームがその基本共振周波数又はその許数高調波で共振する時に上記ビ ームの長手方向のポンピングを最小にするように上記ビームを内方に変位させる 請求の範囲第２ｇ項に記載の方法。 ３θ　上記ビームがその基本共振周波数の偶数高調波で作動する時に、上記ビー ムの長手方向のポンピングを最小にするように、上記ビームを外方に変位させる 請求の範囲第２ｇ項に記載の方法。