JPS6173046A - 水晶振動子 - Google Patents
水晶振動子Info
- Publication number
- JPS6173046A JPS6173046A JP19553784A JP19553784A JPS6173046A JP S6173046 A JPS6173046 A JP S6173046A JP 19553784 A JP19553784 A JP 19553784A JP 19553784 A JP19553784 A JP 19553784A JP S6173046 A JPS6173046 A JP S6173046A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonator
- crystal resonator
- crystal
- vacuum
- axis
- 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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- Measuring Fluid Pressure (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】
〔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水晶振動子に関する。特に、捩りモ
ードの水晶振動子に関する。
用する真空センサー水晶振動子に関する。特に、捩りモ
ードの水晶振動子に関する。
真空計は古くから色々な装置に使用さｎてき几。その中
で、特に、ビラニー真空計が多用さｎてきた。
で、特に、ビラニー真空計が多用さｎ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ｎている。前記
し几ピ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ｎ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、水晶を使った真空センサー水
晶振動子を提供するものである。換言するならば、小型
で、衝撃に強く、信頼性に優ｒＬ几真空センサー水晶振
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ｎている。前記
し几ピ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ｎ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、水晶を使った真空センサー水
晶振動子を提供するものである。換言するならば、小型
で、衝撃に強く、信頼性に優ｒＬ几真空センサー水晶振
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水晶振動
子のＣ１工値（０ｙｙｓｔＩ０Ｌｌ 工ｍｐａｄａｔ
ｓａｇ ）との関係を示し、横軸に真空度（Ｔｏｒデ］
ｔ−縦軸にＣ１工値（ＫΩ〕をとっている。実験による
と真空度の劣化に伴ってＣ１工値は上昇を続ける。
子のＣ１工値（０ｙｙｓｔＩ０Ｌｌ 工ｍｐａｄａｔ
ｓａｇ ）との関係を示し、横軸に真空度（Ｔｏｒデ］
ｔ−縦軸にＣ１工値（ＫΩ〕をとっている。実験による
と真空度の劣化に伴ってＣ１工値は上昇を続ける。
例えば１真空度０ 、 Ｉ Ｔｏｒｒ〜Ｉ Ｔ、τｒと
変化するとそｎに伴ってａ、１値の上昇をまねく、即ち
、本発明は０，１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水晶振動子に流ｎ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
ｎ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几めに、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
に説明すると水晶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ｎ、そし、て、水晶振動
子の両端部で接着剤等によって支持固定さｎる。そｎ故
、本発明の水晶感動子は外乱、特に、強い衝撃力に対し
て強いという特長を有する。
変化するとそｎに伴ってａ、１値の上昇をまねく、即ち
、本発明は０，１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水晶振動子に流ｎ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
ｎ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几めに、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
に説明すると水晶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ｎ、そし、て、水晶振動
子の両端部で接着剤等によって支持固定さｎる。そｎ故
、本発明の水晶感動子は外乱、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、水晶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、温度の変化によって水晶振動
子に応カフが働き、この几めに、水晶振動子の同波数、
および、ａ、１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Ｆが水晶振動子に印
加さｎ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。
膨張係数が異なるために、温度の変化によって水晶振動
子に応カフが働き、この几めに、水晶振動子の同波数、
および、ａ、１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Ｆが水晶振動子に印
加さｎ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。
換言するなら・ば、振動子の切断角度の選択によって解
決を図るものでちる。第２図は本発明の撮動子を理論解
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ｔ１厚み２ｂ、密度Ｐから成り、両端部は固
定さｎている。そして、今、水晶振動子と支持台座が常
温（２０℃〕で固着さｎているとすると、水晶振動子の
線膨張係数α菖、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、引張フカと圧
縮力は （１）の様になる。今、簡単のために第２図に示すよう
に水晶撮動子の両端に引張フカＦが働く時を考えると（
圧縮力は−Ｆと置き換えｎば良い〕撮動方程式はボテン
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ｎる。
決を図るものでちる。第２図は本発明の撮動子を理論解
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ｔ１厚み２ｂ、密度Ｐから成り、両端部は固
定さｎている。そして、今、水晶振動子と支持台座が常
温（２０℃〕で固着さｎているとすると、水晶振動子の
線膨張係数α菖、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、引張フカと圧
縮力は （１）の様になる。今、簡単のために第２図に示すよう
に水晶撮動子の両端に引張フカＦが働く時を考えると（
圧縮力は−Ｆと置き換えｎば良い〕撮動方程式はボテン
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ｎる。
但し、０：捩り剛性
工。：極慣性モーメント
Ｆｌ＝張力
Ｐ：密度
ζ：補正項
■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。
次のようになる。
□（８）
但し、ｆｏ ：張力が零のときの捩
り周波数
９１、：弾性コンプライアンス
（３）式は力を加見几ときの同波数を示し、とおくと、
（４）式は力Ｆ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図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、振動子の幅を狭クシ、厚みを大きく
、そして、弾性コンプライアンス８１．を小さくすｎ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”Ｉｌｌは撮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８１．を求めて
いる。第８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軸方向に長さｔをとっ
ている。このとき、Ｉ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
ず最初に、弾性コンプライアンス”ｓｓは次のように表
わさｎる。
（４）式は力Ｆ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図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、振動子の幅を狭クシ、厚みを大きく
、そして、弾性コンプライアンス８１．を小さくすｎ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”Ｉｌｌは撮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８１．を求めて
いる。第８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軸方向に長さｔをとっ
ている。このとき、Ｉ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
ず最初に、弾性コンプライアンス”ｓｓは次のように表
わさｎる。
８１ｍ ＝ Ｓ６＠ ＷＬ％ ＋ ４ 日、４１１
１□ Ｓａ＋ ５４４Ｗａ鵞 −（５の但し、ｍ３
＝ Ｂｉｎθ ｍ宜＝００８０ ８１１＠ｅ日１番＃Ｓ４４は各々水 晶の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８′□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Ｓｌ、は小さくなり約あ度で最小値を示し、さらに、
角度の増加に伴ってＳｌ、は大きくなり約１２０度で最
大値を示す。従って、カット角θを５度〜５５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。
１□ Ｓａ＋ ５４４Ｗａ鵞 −（５の但し、ｍ３
＝ Ｂｉｎθ ｍ宜＝００８０ ８１１＠ｅ日１番＃Ｓ４４は各々水 晶の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８′□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Ｓｌ、は小さくなり約あ度で最小値を示し、さらに、
角度の増加に伴ってＳｌ、は大きくなり約１２０度で最
大値を示す。従って、カット角θを５度〜５５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ｎｆｃ水晶振動子、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層剤
等によって固定さｎ７？：振動子に温度変化によって生
じる振動子への引張フカ、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。
、振動子を支持台座にセットし振動子の両端部で接層剤
等によって固定さｎ７？：振動子に温度変化によって生
じる振動子への引張フカ、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（ｔＬ） 、 （ｂ）は本発明の捩りモード水晶振
動子の一実施例で第５図ら）は正面図、第５図の）は側
面図を示す。本発明の切断角度θ（５度〜５５度ンで切
断さｌｒした水晶振動子１は両端で接続さｎた、即ち、
両端固定の捩りモード水晶振動子で支持台座２の上に水
晶振動子の両端部８で接着剤４等によって支持固定さｎ
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ｎ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（ｔＬ） 、 （ｂ）は本発明の捩りモード水晶振
動子の一実施例で第５図ら）は正面図、第５図の）は側
面図を示す。本発明の切断角度θ（５度〜５５度ンで切
断さｌｒした水晶振動子１は両端で接続さｎた、即ち、
両端固定の捩りモード水晶振動子で支持台座２の上に水
晶振動子の両端部８で接着剤４等によって支持固定さｎ
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ｎ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Ｆを那え几
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ｎ故、水
晶振動子を支持台座にマウントしても信頼性に優ｎ九水
晶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ｎているから衝撃に強く、水晶振動子をセンサー
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。
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ｎ故、水
晶振動子を支持台座にマウントしても信頼性に優ｎ九水
晶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ｎているから衝撃に強く、水晶振動子をセンサー
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。
第１図は本発明の捩りモード損動での真空度と水晶振動
子の０，１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′３との関係を示す
グラフ、 第５図に）、（ｂ）は本発明の捩りモード水晶撮動子の
一実施例で、第５図（ハ））は正面図、第５図の）は側
面図を示す。 １、。水晶振動子 ２゜、支持台座 ３９．振動子の両端部 ２α。１幅 ２ｂ０．厚み ｔ、。長さ 以上
子の０，１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′３との関係を示す
グラフ、 第５図に）、（ｂ）は本発明の捩りモード水晶撮動子の
一実施例で、第５図（ハ））は正面図、第５図の）は側
面図を示す。 １、。水晶振動子 ２゜、支持台座 ３９．振動子の両端部 ２α。１幅 ２ｂ０．厚み ｔ、。長さ 以上
Claims (1)
- 捩りモード水晶振動子において、前記水晶振動子はＹ板
をＸ軸を回転軸として５度〜５５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水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19553784A JPS6173046A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | 水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19553784A JPS6173046A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | 水晶振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6173046A true JPS6173046A (ja) | 1986-04-15 |
Family
ID=16342735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19553784A Pending JPS6173046A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | 水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6173046A (ja) |
-
1984
- 1984-09-18 JP JP19553784A patent/JPS6173046A/ja active Pending
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