JPS6173044A - ニオブ酸リチウム振動子 - Google Patents
ニオブ酸リチウム振動子Info
- Publication number
- JPS6173044A JPS6173044A JP19553384A JP19553384A JPS6173044A JP S6173044 A JPS6173044 A JP S6173044A JP 19553384 A JP19553384 A JP 19553384A JP 19553384 A JP19553384 A JP 19553384A JP S6173044 A JPS6173044 A JP S6173044A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonator
- lithium niobate
- vibrator
- vacuum
- cutting angle
- 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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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は真空度を測定するために真空センサーとして使
用する真空センサーニオブ酸リチウム振動子に関する。
用する真空センサーニオブ酸リチウム振動子に関する。
特に、捩りモードのニオブ酸リチウム振動子に関する。
真空計は古くから色々な装置に使用されてきた。その中
で、特に、ビラニー真空計が多用されてきた。
で、特に、ビラニー真空計が多用されてきた。
しかしながら、最近は装置の小型化、軽量化に伴ない、
真空計の小型化、軽量化も同時に要求されている。前記
したビラニー真空計はサイズが大きく、重いため最近の
要望に充分に応えられないのが実状である。そこで、本
発明は前記の欠点を改善する真空計用の新センサーを提
案するものであり、特に、ニオブ醗リチウムを使った真
空センサーニオブ酸リチウム振動子を提供するものであ
る。換言するならば、小型で、ｆｒｓに強く、信頼性に
優れた真空センサーニオブ酸リチウム振動子を提供する
ものである。
真空計の小型化、軽量化も同時に要求されている。前記
したビラニー真空計はサイズが大きく、重いため最近の
要望に充分に応えられないのが実状である。そこで、本
発明は前記の欠点を改善する真空計用の新センサーを提
案するものであり、特に、ニオブ醗リチウムを使った真
空センサーニオブ酸リチウム振動子を提供するものであ
る。換言するならば、小型で、ｆｒｓに強く、信頼性に
優れた真空センサーニオブ酸リチウム振動子を提供する
ものである。
第１図は本発明の捩りモード振動での真空度とニオブ酸
リチウム振動子のＣ１値（Ｃ！ｒｙａｔａｌ工ｍｐｓｄ
ａｎｃｅ ）との関係を示し、横軸に真空度（Ｔｏｒｒ
） を縦軸にＣ１値（ＫΩ）をとっている。
リチウム振動子のＣ１値（Ｃ！ｒｙａｔａｌ工ｍｐｓｄ
ａｎｃｅ ）との関係を示し、横軸に真空度（Ｔｏｒｒ
） を縦軸にＣ１値（ＫΩ）をとっている。
実験によると真空度の劣化に伴ってＣ１値は上昇を続け
る。例えば、真空度α１Ｔｏｒｒ〜Ｉ ＴＯｒｒと変化
するとそれに伴ってＣ０工値の上昇をまねく、即ち、本
発明はＣ１工値の真空度依存性に注目し、この関係から
真空度を正確に測定するものである。実際には、振動子
の０．１値が変化することはニオブ酸リチウム振動子に
流れる電流が変化する事と等価であり、実際の真空計と
しては流れる電流を真空度に変換して表示する。又、本
発明の振動子は衝撃に対して強くするために、片持ちタ
イプと異なって、両端固定タイプを採用している。更に
、具体的に説明するとニオブ酸リチウム振動子はセラミ
ックス等の材料でできている支持台座の上にセットされ
、そして、ニオブ酸リチウム振動子の両端部で接着剤等
によって支持固定される。それ故、本発明のニオブ酸リ
チウム振動子は外乱、特に、強い衝撃力に対して強いと
いう特長を有する。しかしながら、ニオブ酸リチウム振
動子の線膨張係数と支持台座の線膨張係数が異なるため
に、温屁の変化によってニオブ酸リチウム振動子に応力
Ｆが働き、このために、ニオブ酸リチウム振動子の周波
数、および、Ｃ１工値が変化し、真空測定精度を低下さ
せる原因となる。そこで、本発明は応力１がニオブ酸リ
チウム振動子に印加されてもその応力感度を小さくする
事によって解決している。換言すやならば、振動子の切
断角度の選択によって解決を図るものである。第２図は
本発明の振動子を理論解析するときのモデル図である。
る。例えば、真空度α１Ｔｏｒｒ〜Ｉ ＴＯｒｒと変化
するとそれに伴ってＣ０工値の上昇をまねく、即ち、本
発明はＣ１工値の真空度依存性に注目し、この関係から
真空度を正確に測定するものである。実際には、振動子
の０．１値が変化することはニオブ酸リチウム振動子に
流れる電流が変化する事と等価であり、実際の真空計と
しては流れる電流を真空度に変換して表示する。又、本
発明の振動子は衝撃に対して強くするために、片持ちタ
イプと異なって、両端固定タイプを採用している。更に
、具体的に説明するとニオブ酸リチウム振動子はセラミ
ックス等の材料でできている支持台座の上にセットされ
、そして、ニオブ酸リチウム振動子の両端部で接着剤等
によって支持固定される。それ故、本発明のニオブ酸リ
チウム振動子は外乱、特に、強い衝撃力に対して強いと
いう特長を有する。しかしながら、ニオブ酸リチウム振
動子の線膨張係数と支持台座の線膨張係数が異なるため
に、温屁の変化によってニオブ酸リチウム振動子に応力
Ｆが働き、このために、ニオブ酸リチウム振動子の周波
数、および、Ｃ１工値が変化し、真空測定精度を低下さ
せる原因となる。そこで、本発明は応力１がニオブ酸リ
チウム振動子に印加されてもその応力感度を小さくする
事によって解決している。換言すやならば、振動子の切
断角度の選択によって解決を図るものである。第２図は
本発明の振動子を理論解析するときのモデル図である。
振動子の形状は棒状で幅２α、長さｔ、厚み２ｂ、密度
ρから成り、両端部は固定されている。そして、今、ニ
オブ酸リチウム振動子と支持台座が常温（２０℃）で固
着されているとすると、ニオブ酸リチウム振動子の線膨
張係数α１、支持台座の線膨張係数α８、更に、温度ｔ
とすると次の関係が成り立つ、即ち、引張り力と圧縮力
は、 ・・・・・・（１） （１）の様になる。今、簡単のために第２図に示すよう
に水晶振動子の両端に引張り力１が働く時を考えると（
圧縮力は−Ｆと置き換えれば良い）振動方程式はポテン
シャルエネルギーと運動エネルギーを求め、変分原理を
適用すると以下の様に表現される。
ρから成り、両端部は固定されている。そして、今、ニ
オブ酸リチウム振動子と支持台座が常温（２０℃）で固
着されているとすると、ニオブ酸リチウム振動子の線膨
張係数α１、支持台座の線膨張係数α８、更に、温度ｔ
とすると次の関係が成り立つ、即ち、引張り力と圧縮力
は、 ・・・・・・（１） （１）の様になる。今、簡単のために第２図に示すよう
に水晶振動子の両端に引張り力１が働く時を考えると（
圧縮力は−Ｆと置き換えれば良い）振動方程式はポテン
シャルエネルギーと運動エネルギーを求め、変分原理を
適用すると以下の様に表現される。
δ２θ ａ２θ
（Ｏ十？ξ）−丁コ７−＝ ρ工。Ｂ、Ｚ ・・
・・・・（２）但し、Ｃ：捩り剛性 工。二極慣性モーメント ？＝張 力 ρ：密 度 ξ：補正項 （２）式は容易に解くことができ、周波数ｆについて解
くと次のようになる。
・・・・（２）但し、Ｃ：捩り剛性 工。二極慣性モーメント ？＝張 力 ρ：密 度 ξ：補正項 （２）式は容易に解くことができ、周波数ｆについて解
くと次のようになる。
・・・・・・（３）
但し、ｆｏ主張力が零のときの捩り周波数Ｓ′ｓ５二弾
性コンプライアンス （３）式は力を加えたときの周波数を示し、ド鵠苧品片
３子 町・・（４） とおくと、（４）式は力１に対する感度を示している。
性コンプライアンス （３）式は力を加えたときの周波数を示し、ド鵠苧品片
３子 町・・（４） とおくと、（４）式は力１に対する感度を示している。
即ち、Ｋが小さいほど単位力当りの周波数変化が小さく
なる。次に、このＫの値を詳細に検討すると、感度を小
さくするには、（４）式より、振動子の幅を狭くシ、厚
みを大きく、そして、弾性；ンプライアンスＳ′１．を
小さくすれば良い事が分かる。換言するならば、幅と厚
みは振動子の形状によって決まるものである。一方、弾
性コンプライアンス”ｓｓは振動子の切断方位によって
決まるものである。本発明は最小力感度を与えるカット
角を理論的に計算で求めている。即ち、カット角をパラ
メーターとして、そのときの弾性コンプライアンスｓ’
ａｓを求めている。第５図は理論解析をするときの振動
子と結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示す。棒はＸ軸方同に
長さｔをとっている。このとき、Ｘ軸を回転軸としてθ
度回転すると考える。反時計方向を正とする。計算の手
順として、まず最初ニ、弾性コンプライアンスＳ′１．
は次のように表わされる。
なる。次に、このＫの値を詳細に検討すると、感度を小
さくするには、（４）式より、振動子の幅を狭くシ、厚
みを大きく、そして、弾性；ンプライアンスＳ′１．を
小さくすれば良い事が分かる。換言するならば、幅と厚
みは振動子の形状によって決まるものである。一方、弾
性コンプライアンス”ｓｓは振動子の切断方位によって
決まるものである。本発明は最小力感度を与えるカット
角を理論的に計算で求めている。即ち、カット角をパラ
メーターとして、そのときの弾性コンプライアンスｓ’
ａｓを求めている。第５図は理論解析をするときの振動
子と結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚとの関係を示す。棒はＸ軸方同に
長さｔをとっている。このとき、Ｘ軸を回転軸としてθ
度回転すると考える。反時計方向を正とする。計算の手
順として、まず最初ニ、弾性コンプライアンスＳ′１．
は次のように表わされる。
Ｓ’ ＝４３’ ” ＋ ４５１４ｍ３ｙ＆３ ＋Ｓ
４４％Ｓ ・・・・・・（５）ｓ１１６６ｒｌＬｓ 但し為ｍ３ ＝ Ｓｕθ １ｎ！＝部θ ”＋１１１ ＋ Ｊ４ ＋ Ｓ４４ は各々ニオブ酸
リチウム弾性コンプライアンス定数 第４図は角度θと弾性コンプライアンスＳ′６．との関
係を示す。第４図より角度θが０度より大きくなるに従
ってｓｔｓは大きくなり約２５度で最大値を示し、さら
に、角度の増加に伴ってＳＳＩは小さくなり約１１５度
で最小値を示す。従って、カット角θを１００匿〜１３
０度の範囲に選ぶことによって振動子形状とは無関係に
最小力感度を提供することができる。
４４％Ｓ ・・・・・・（５）ｓ１１６６ｒｌＬｓ 但し為ｍ３ ＝ Ｓｕθ １ｎ！＝部θ ”＋１１１ ＋ Ｊ４ ＋ Ｓ４４ は各々ニオブ酸
リチウム弾性コンプライアンス定数 第４図は角度θと弾性コンプライアンスＳ′６．との関
係を示す。第４図より角度θが０度より大きくなるに従
ってｓｔｓは大きくなり約２５度で最大値を示し、さら
に、角度の増加に伴ってＳＳＩは小さくなり約１１５度
で最小値を示す。従って、カット角θを１００匿〜１３
０度の範囲に選ぶことによって振動子形状とは無関係に
最小力感度を提供することができる。
上記のように構成されたニオブ酸リチウム撮動子、換言
するならば、振動子を支持台座にセットし振動子の両端
部で接着剤等によって固定された振動子に温度変化によ
って生じる振動子への引張り力、あるいは、圧縮力は本
発明の振動子の切断角度の選択によって最小限に押える
ことができるのである。
するならば、振動子を支持台座にセットし振動子の両端
部で接着剤等によって固定された振動子に温度変化によ
って生じる振動子への引張り力、あるいは、圧縮力は本
発明の振動子の切断角度の選択によって最小限に押える
ことができるのである。
以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。第
５図（α）、（ｂ）は本発明の捩りモードニオブ酸リチ
ウム振動子の一実施例で第５図（α）は正面図、第５図
Ｃｂ）は＠面図を示す。本発明の切断角度θ（１００度
〜１３０度）で切断されたニオブ酸リチウム振動子１は
両端で接続された、即ち、両端固定の捩りモードニオブ
酸すチーウム振動子で支持台座２の上にニオブ酸リチウ
ム撮動子の両端部５で接着剤４等によって支持固定され
ている。支持台座２はセラミックス等の絶縁材料ででき
ている。これにより、片持ちタイプと異なって外乱、特
に、強い衝撃力に対して強いという特長を有する。
５図（α）、（ｂ）は本発明の捩りモードニオブ酸リチ
ウム振動子の一実施例で第５図（α）は正面図、第５図
Ｃｂ）は＠面図を示す。本発明の切断角度θ（１００度
〜１３０度）で切断されたニオブ酸リチウム振動子１は
両端で接続された、即ち、両端固定の捩りモードニオブ
酸すチーウム振動子で支持台座２の上にニオブ酸リチウ
ム撮動子の両端部５で接着剤４等によって支持固定され
ている。支持台座２はセラミックス等の絶縁材料ででき
ている。これにより、片持ちタイプと異なって外乱、特
に、強い衝撃力に対して強いという特長を有する。
以上述べたように、本発明は両端固定部に力ｙを加えた
ときの振動方程式より、振動子形状とは無関係に最小力
感度を与えるカット角を得ることができた。それ故、ニ
オブ酸リチウム振動子を支持台座にマウントしても信頼
性に優れたニオブ酸リチウム振動子を得ることができた
。さらに、支持台座にマウントされているから衝撃に強
く、ニオブ酸リチウム振動子をセンサーとしているから
大変に小型化が可能である等の効果を有している。同時
に、材料にニオブ酸リチウムを使用しているので振動子
としての電気機械結合係数が水晶より大きく、水晶のと
きよりＣ０工値（Ｃｒｙｓｔａｌ工ｍｐｅｄａｎｓθ）
を小さくすることができるという効果をも有している。
ときの振動方程式より、振動子形状とは無関係に最小力
感度を与えるカット角を得ることができた。それ故、ニ
オブ酸リチウム振動子を支持台座にマウントしても信頼
性に優れたニオブ酸リチウム振動子を得ることができた
。さらに、支持台座にマウントされているから衝撃に強
く、ニオブ酸リチウム振動子をセンサーとしているから
大変に小型化が可能である等の効果を有している。同時
に、材料にニオブ酸リチウムを使用しているので振動子
としての電気機械結合係数が水晶より大きく、水晶のと
きよりＣ０工値（Ｃｒｙｓｔａｌ工ｍｐｅｄａｎｓθ）
を小さくすることができるという効果をも有している。
第１図は本発明゛の捩りモード振動での真空度とニオブ
酸リチウム振動子のＣ０工値との関係を示すグラフ。 第２図は本発明の振動解析をするときのモデル図、 第３図は振動子と結晶軸との関係を示す斜視図第４図は
角度θと弾性コンプライアンスＳ’５１との関係を示す
グラフ、 第５図（α）、（ｂ）は本発明の捩りモードニオブ酸リ
チウム振動子の一実施例で、第５図（α）は正面図、第
５図（ｂ）は側面図を示す。 １・・・・・・・・・ニオブ酸リチウム振動子２・・・
・・・・・・支持台座 ′ ５・・・・・・・・・支持台座 ２α・・・・・・幅 ２ｂ・・・・・・厚 み ｔ・・・・・・・・・長 さ 以 上
酸リチウム振動子のＣ０工値との関係を示すグラフ。 第２図は本発明の振動解析をするときのモデル図、 第３図は振動子と結晶軸との関係を示す斜視図第４図は
角度θと弾性コンプライアンスＳ’５１との関係を示す
グラフ、 第５図（α）、（ｂ）は本発明の捩りモードニオブ酸リ
チウム振動子の一実施例で、第５図（α）は正面図、第
５図（ｂ）は側面図を示す。 １・・・・・・・・・ニオブ酸リチウム振動子２・・・
・・・・・・支持台座 ′ ５・・・・・・・・・支持台座 ２α・・・・・・幅 ２ｂ・・・・・・厚 み ｔ・・・・・・・・・長 さ 以 上
Claims (1)
- 捩りモードニオブ酸リチウム振動子で、前記振動子はＹ
板をＸ軸を回転軸として１００度〜１５０度回転した角
度で形成されていることを特徴とする真空センサーニオ
ブ酸リチウム振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19553384A JPS6173044A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | ニオブ酸リチウム振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19553384A JPS6173044A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | ニオブ酸リチウム振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6173044A true JPS6173044A (ja) | 1986-04-15 |
Family
ID=16342671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19553384A Pending JPS6173044A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | ニオブ酸リチウム振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6173044A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0674745U (ja) * | 1993-04-01 | 1994-10-21 | 忠義 菅原 | コンクリート型枠用大引の連結具 |
-
1984
- 1984-09-18 JP JP19553384A patent/JPS6173044A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0674745U (ja) * | 1993-04-01 | 1994-10-21 | 忠義 菅原 | コンクリート型枠用大引の連結具 |
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