JPS6173047A - ＡｌＰＯｃ振動子 - Google Patents
ＡｌＰＯｃ振動子Info
- Publication number
- JPS6173047A JPS6173047A JP19553884A JP19553884A JPS6173047A JP S6173047 A JPS6173047 A JP S6173047A JP 19553884 A JP19553884 A JP 19553884A JP 19553884 A JP19553884 A JP 19553884A JP S6173047 A JPS6173047 A JP S6173047A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonator
- vibrator
- cutting angle
- 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、！ｃ空センサーとし
て使用する真空センサＡｔＰＯ，振動子に関する。特に
、捩りモードのＡｔＰＯ，振動子に関する。
て使用する真空センサＡｔＰＯ，振動子に関する。特に
、捩りモードのＡｔＰＯ，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てキ九。その中
で、特に、ピラニー真空計が多用さｎてき几。
で、特に、ピラニー真空計が多用さｎてき几。
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
したピラニー真空計はサイズが大きく、重＋４九め最近
の要望に充分く応えら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、ＡｔＩ’Ｏ，を使つ九真
空センサームｔＰｏ４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ｎた一
真空センサーＡｔＰ０．ＩＢ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
したピラニー真空計はサイズが大きく、重＋４九め最近
の要望に充分く応えら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、ＡｔＩ’Ｏ，を使つ九真
空センサームｔＰｏ４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ｎた一
真空センサーＡｔＰ０．ＩＢ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ムｚｐｏ
、振動子のａ１値（Ｃｒ１１ａｔａｌ ＸｍｐｅｄａＴ
Ｌｓａンとの関係を示し、横軸に真空度（Ｔｏデｒ〕を
縦軸にＣ＃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０．１値は上昇を続ける。
、振動子のａ１値（Ｃｒ１１ａｔａｌ ＸｍｐｅｄａＴ
Ｌｓａンとの関係を示し、横軸に真空度（Ｔｏデｒ〕を
縦軸にＣ＃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０．１値は上昇を続ける。
例えば、真空度０ 、 Ｉ Ｔｏｒｒ 〜Ｉ Ｔｏｙｒ
と変化するとそｎに伴ってａ、Ｚ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
関係から真空灰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ムｔ１０、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ＡｔＰＯ，撮動子はセラミック
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、ＡｔＰＯ，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ＡｔＰＯ，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、ＡｔＰＯ番振動千振動子張係数と支持
台座の線膨張係数が異なる几めに、温度の変化によって
Ａ ｊＦ Ｏ。
と変化するとそｎに伴ってａ、Ｚ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
関係から真空灰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ムｔ１０、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ＡｔＰＯ，撮動子はセラミック
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、ＡｔＰＯ，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ＡｔＰＯ，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、ＡｔＰＯ番振動千振動子張係数と支持
台座の線膨張係数が異なる几めに、温度の変化によって
Ａ ｊＦ Ｏ。
振動子に応力Ｆが働き、このために、ＡＬＦＯ。
振動子の同波数、および、Ｏ，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Ａ ｔ７０．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ある。
精度を低下させる原因となる。そこで、本発明は応力Ｆ
がＡ ｔ７０．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２
ｂ１密度Ｐから成り、両端部は固定さｎている。そして
、今、ＡｔＰＯ，振動子と支持台座が常温（２０℃）で
固着さｎているとすると、ＡｔＰＯ，振動子の線膨張係
数α皿、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ＡＬ ＰＯ２ｍ動子の両端に引張フカＦが働く時を考
えると〔圧縮力は−１と置き換えｎ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ｎる。
である。振動子の形状は棒状で幅２α、長さｔ、厚み２
ｂ１密度Ｐから成り、両端部は固定さｎている。そして
、今、ＡｔＰＯ，振動子と支持台座が常温（２０℃）で
固着さｎているとすると、ＡｔＰＯ，振動子の線膨張係
数α皿、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ＡＬ ＰＯ２ｍ動子の両端に引張フカＦが働く時を考
えると〔圧縮力は−１と置き換えｎ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ｎる。
但し、０：捩り剛性
工。二極慣性モーメント
Ｉｌ′：張力
Ｐ：密度
ζ：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。
くと次のようになる。
□（８）
但し、ｆｏ ：張力が零のときの捩り周波数８１１：弾
性コンプライアンス （９式は力を加えたときの周波数を示し、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
さいほど単泣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、弾性コンプライアンスＳ′郭を小さくす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Ｂ＋ＩＩＩ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月を理論的
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５１１ＩＩｌを
求めている。第３図は理論解析をするときの撮動子と結
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、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、まず最初に、弾性コンプライアンスＳ’８ｇは次の
ように表わさｎる。
性コンプライアンス （９式は力を加えたときの周波数を示し、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
さいほど単泣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、弾性コンプライアンスＳ′郭を小さくす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Ｂ＋ＩＩＩ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月を理論的
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５１１ＩＩｌを
求めている。第３図は理論解析をするときの撮動子と結
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、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、まず最初に、弾性コンプライアンスＳ’８ｇは次の
ように表わさｎる。
Ｓ ’ ｗ ＝Ｓａａ ’ｎｕ’ｓ ＋４ ８１４ｍ
Ｉ ｎｓ ＋８４４ ｎ％ −ｍ−【＄但し、？
ＦＬＳ ” Ｂ％ｆＬθ ’Ｉｎ ２ ＝＝ ０６ｇθ Ｓ６＠ｔＳ１４ｐＳ４４は各々Ａ ｚｐｏ番の弾性コンブライ アンス定数 第４図は角度σと弾性コンブライアンスＢｔ。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Ｓ′。は小さくなり約恥度で最小値を示し、さらに、
角度の増加に伴って８′閃は大きくなり約１２０度で最
大値を示す。従って、カット角θを１０度〜５０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。
Ｉ ｎｓ ＋８４４ ｎ％ −ｍ−【＄但し、？
ＦＬＳ ” Ｂ％ｆＬθ ’Ｉｎ ２ ＝＝ ０６ｇθ Ｓ６＠ｔＳ１４ｐＳ４４は各々Ａ ｚｐｏ番の弾性コンブライ アンス定数 第４図は角度σと弾性コンブライアンスＢｔ。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Ｓ′。は小さくなり約恥度で最小値を示し、さらに、
角度の増加に伴って８′閃は大きくなり約１２０度で最
大値を示す。従って、カット角θを１０度〜５０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ＡｆｃＡＡＦＯ，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
接着剤等によって固定さｎた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
の撮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。
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ｎた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
の撮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（へ）、 （６）は本発明の捩りモートムｔ？０、
振動子の一実施例で第５図６）は正面図、第５図の）は
側面図を示す。本発明の切断角度θ（１０度〜５０．Ｉ
ｉ）で切断さｎたムｔｐｏ、振動子１は両端で接続さ−
ｒした、即ち、両端固定の捩りモートムｔＰｏ４振動子
で支持台座２の上にムＬＦｏ、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（へ）、 （６）は本発明の捩りモートムｔ？０、
振動子の一実施例で第５図６）は正面図、第５図の）は
側面図を示す。本発明の切断角度θ（１０度〜５０．Ｉ
ｉ）で切断さｎたムｔｐｏ、振動子１は両端で接続さ−
ｒした、即ち、両端固定の捩りモートムｔＰｏ４振動子
で支持台座２の上にムＬＦｏ、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１を加え几
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）Ｍを得ることができ九。そｎ故、ム
Ｌｐｏ、振動子を支持台座にマウントしても信頼性に優
ｎたムｔＰｏ番振動子を得ることができ九。さらに、支
持台座にマウントさｎているから衝撃に強く、ムｚｐｏ
、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ＡｔＦＯ
，を使用しているので撮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○、工値（０ｒｙｓ
ｔａｌ工ｍｐｇｄａｎｏｇ ）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）Ｍを得ることができ九。そｎ故、ム
Ｌｐｏ、振動子を支持台座にマウントしても信頼性に優
ｎたムｔＰｏ番振動子を得ることができ九。さらに、支
持台座にマウントさｎているから衝撃に強く、ムｚｐｏ
、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ＡｔＦＯ
，を使用しているので撮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○、工値（０ｒｙｓ
ｔａｌ工ｍｐｇｄａｎｏｇ ）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ＡｔＩ’
ｏ、ａ動子のａ、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８図は振動子と結晶軸との関係を示す斜視図、第４図
は月産θと弾性コンプライアンス日１．５との関係を示
すグラフ、 第５１危）、の）は本発明の槻りモードＡ ｔＰ Ｏ。 撮動子の一実施例で、第５図（ロ））は正面図、第５図
の）はりｎ面図を示す。 １、、ＡＡＰＯ，振動子 ２０．支持台座 ８０．振動子の両端部 ２ａ、 、Ｉｔ！！ ２ｂ６．厚み り０．長さ 以上
ｏ、ａ動子のａ、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８図は振動子と結晶軸との関係を示す斜視図、第４図
は月産θと弾性コンプライアンス日１．５との関係を示
すグラフ、 第５１危）、の）は本発明の槻りモードＡ ｔＰ Ｏ。 撮動子の一実施例で、第５図（ロ））は正面図、第５図
の）はりｎ面図を示す。 １、、ＡＡＰＯ，振動子 ２０．支持台座 ８０．振動子の両端部 ２ａ、 、Ｉｔ！！ ２ｂ６．厚み り０．長さ 以上
Claims (1)
- 捩りモードＡｌＰＯ＿４振動子で、前記振動子はＹ板を
Ｘ軸を回転軸として１０度〜５０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ＡｌＰＯ＿４
振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19553884A JPS6173047A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | ＡｌＰＯｃ振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19553884A JPS6173047A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | ＡｌＰＯｃ振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6173047A true JPS6173047A (ja) | 1986-04-15 |
Family
ID=16342752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19553884A Pending JPS6173047A (ja) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | ＡｌＰＯｃ振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6173047A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07154194A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-06-16 | Avl Ges Verbrennungskraftmas & Messtech Mbh | 圧電結晶素子 |
| JP2011232263A (ja) * | 2010-04-29 | 2011-11-17 | Seiko Epson Corp | 圧電センサー、圧電センサー素子及び圧電振動片 |
-
1984
- 1984-09-18 JP JP19553884A patent/JPS6173047A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07154194A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-06-16 | Avl Ges Verbrennungskraftmas & Messtech Mbh | 圧電結晶素子 |
| JP2011232263A (ja) * | 2010-04-29 | 2011-11-17 | Seiko Epson Corp | 圧電センサー、圧電センサー素子及び圧電振動片 |
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