Wszystkie dotychczas znane sposoby piezoelektrycznego wzbudzania drgan spre¬ zystych w krysztalach polegaja na tem, ze zapomoca elektrycznego pola zmiennego, przechodzacego przez krysztal, wskutek wzajemnego oddzialywania piezoelektrycz¬ nego, zostaja wytwarzane i wymuszane okresowe rozszerzenia sie i sprezania, przejawiajace sie w postaci drgan podluz¬ nych, których amplituda wzmaga sie, gdy czestotliwosc pola wzbudzajacego odpo¬ wiada czestotliwosci jednego z podluznych drgan wlasnych krysztalu (drgan podsta¬ wowych lub drgan wyzszego rzedu).Wedlug niniejszego wynalazku, w prze¬ ciwienstwie do tego, sa wykorzystane drga¬ nia zginajace (drgania poprzeczne) i drga¬ nia skrecajace. Specjalne srodki, zapomoca których wymuszane sa tego rodzaju drga¬ nia, stanowia przedmiot niniejszego paten¬ tu. Zasada niniejszego wynalazku wyja¬ sniona bedzie na kilku przykladach, w których jako materjal piezoelektryczny stosuje sie krysztal górski (kwarc) o ge¬ ometrycznej postaci mozliwie najprostszej, mianowicie w ksztalcie preta o prostokat¬ nym przekroju poprzecznym. Nalezy jed¬ nak zaznaczyc, ze ksztalt i rodzaj kryszta¬ lu nie posiadaja zadnego znaczenia dla istoty wynalazku.Ponizej okresla sie trzy osie krysztalu górskiego:1, os optyczna jako kierunek Z. 2.A tczy psie boczne, Jako osie elektrycz¬ ne drSz*kierunek^ednLj osi bocznej jato kierunek X. 3. trzy osie, lezace w jednej plaszczy¬ znie, jak to okresla punkt 2, lecz przeci¬ najace te plaszczyzne wszedzie pod jedna¬ kowym katem (fig. 6a), jako osie obojetne (naturalne), a kierunek jednej osi obo¬ jetnej okresla sie jako kierunek Y.Te trzy kierunki X, Y, Z tworza prosto¬ katny uklad spólrzednych.W celu latwiejszego zrozumienia poniz¬ szego opisu, na fig. la i Ib przedstawiony jest uklad Cady'ego do wzbudzania drgan podluznych. Uklad ten stanowi w zasadzie kondensator, którego okladziny (elektro¬ dy): 2?!, E2 wytwarzaja pole, zas pret kwar¬ cowy 0 stanowi dielektryk, którego orjen- tacja uwidoczniona jest przy pomocy obok narysowanego ukladu wspólrzednych X, Y,Z.Dzialanie pola elektrycznego (oddzia¬ lywanie piezoelektryczne) polega tutaj na rozszerzaniu sie preta w kierunku Y i jed¬ noczesnego sprezania sie w kierunku X, lub tez odwrotnie. Pole elektryczne jest przy tym ukladzie jednorodne, zarówno w kazdym poszczególnym przekroju po¬ przecznym, jak i na calej dlugosci preta.Powstaja wtedy drgania podluzne. Aczkol¬ wiek równiez i w razie gdy elektrody El9 E2 sa krótsze od dlugosci preta, np. pokry¬ waja mala tylko czesc dlugosci sztabki (patrz np. uklady E. Giebe'go i A. Schei- be'go E. T. Z. 47, 380, 1926), a wiec gdy nie moze byc mowy o polu jednorodnem, to jednak w obrebie kazdego pojedynczego przekroju poprzecznego, pole elektryczne jest co do natezenia i kierunku wszedzie jednakowe i zmienia sie od jednego prze¬ kroju poprzecznego do drugiego pod wzgle¬ dem natezenia, nie zmieniajac widocznie kierunku. Mala czesc objetosci preta, leza¬ ca pomiedzy krótkiemi elektrodami, od¬ ksztalca sie równomiernie w kazdym punk¬ cie, wskutek czego moga powstac tylko drgania podluzne.L Przykladowy uklad dla piezoelek¬ trycznego wzbudzania drgan poprzecznych wedlug niniejszego wynalazku uwidocznia¬ ja fig. 2a i 2b. Orjentacja sztabki kwarco¬ wej w stosunku do osi krysztalu jest taka sama, jak i w znanych ukladach, przed¬ stawionych na fig. la i Ib. Zamiast dwóch elektrod, jak to ma miejsce w ukladach wedlug fig. la i Ib, zastosowano tutaj czte¬ ry elektrody E\ do E±, które polaczone sa po dwie, w sposób okreslony oznaczenia¬ mi biegunowemi „+" i ,,—" i znajduja sie pod napieciem zmiennem. Dzieki takiemu ukladowi i rodzajowi polaczen elektrod, powstaje niejednorodne pole elektryczne, przyczem w jednej polowie przekroju po¬ siada ono kierunek przeciwny niz w dru¬ giej. Pole elektryczne pomiedzy Ex i E2 wytwarza w górnej polowie preta spreze¬ nie w kierunku X oraz rozszerzanie w kie¬ runku Y lub tez odwrotnie, pole zas pomie¬ dzy E3 i £"4, wywoluje w tym samym mo¬ mencie w dolnej polowie rozszerzanie w kierunku X oraz sprezanie w kierunku Y (lub odwrotnie). Wskutek takich odksztal¬ cen powstaja okresowe wygiecia preta, wy¬ wolujace drgania rezonansowe, jezeli cze¬ stotliwosc wzbudzajacego napiecia zmien¬ nego równa sie wlasnej czestotliwosci po¬ przecznej preta. Wyginanie preta odbywa sie w kierunku osi Z.II. W mniejszym stopniu moga byc wzbudzane drgania poprzeczne, jezeli jed¬ na para elektrod, naprzyklad górna Ex i E2, jest usunieta. Wtedy póle elektryczne, aczkolwiek nie posiada w górnej polowie kierunku przeciwnego, to jednak ma bar¬ dzo male, prawie znikome, natezenie w sto¬ sunku do pola pomiedzy £"3 i E4. Wskutek tego odksztalcana zostaje tylko dolna po¬ lowa preta, co równiez wywoluje wygina¬ nie.IIL Sposób, w jaki wedlug niniejszego wynalazku wzbudzac mozna pret, ulozonyw-stosunku do osi krysztalu tak samo jak i przy ukladach wedlug fig. 2a i 2b, do drgan poprzecznych w kierunku osi elek¬ trycznej, uwidocznia przyklad ukladu, przedstawiony na fig. 3. Stosuje sie tutaj takze cztery elektrody, które nie sa jed¬ nakze umieszczone w ten sam sposób, co i na fig. 2a jedna nad druga w kierunku Z, lecz jedna obok drugiej w kierunku Y.Elektrody polaczone sa po dwie wedlug oznaczen biegunów ,,+" i ,,—" i znajdu¬ ja sie pod napieciem zmiennem, Zasada polega tutaj równiez na tem, ze dzieki ukladowi i polaczeniu elektrod w objeto¬ sci preta, znajdujacej sie pomiedzy elek¬ trodami, wytwarza sie pole elektryczne, które zmienia sie w zaleznosci od nateze¬ nia i kierunku i posiada taka niejednorod¬ nosc, ze powstaja wygiecia, a tem samem drgania poprzeczne w kierunku X.IV. Orjentacja preta moze nie byc taka sama, jak to zalozone bylo dotychczas we¬ dlug fig. 1—3, bowiem wedlug wynalazku mozna wzbudzac drgania poprzeczne rów¬ niez w precie inaczej ulozonym. Uwidocz¬ nia to przyklad wedlug fig. 4, w którym podluzna os preta posiada kierunek X, a nie jak uprzednio — kierunek K. Stosuje sie znowu cztery elektrody, ulozone bie¬ gunami w sposób oznaczony i umieszczone jedna obok drugiej w kierunku X. Tutaj, w górnej polowie preta, wedlug rysunku w tej jej czesci, która lezy pomiedzy elektro¬ dami, wytwarza sie zapomoca elektrod Elf E2 mniejsze lub wieksze rozszerzanie, a jednoczesnie w dolnej polowie — spreza¬ nie w kierunku X, wskutek czego powstaja znowu drgania wyginajace w kierunku Y.V. W ukladzie wedlug fig. 4 mozna, na tej samej zasadzie co i w stosunku do u- kladu na fig. 2, wzbudzac zapomoca dwóch elektrod E19 E2 lub E3, £4, zamiast zapo¬ moca czterech elektrod, drgania poprzecz¬ ne, aczkolwiek nieco trudniej.VI. Jezeli w ukladzie elektrod wedlug fig. 4 obrócic pret o kat 90° naokolo osi -X* przy pozostawieniu elektrod w ich pla szczyznie, tak ze os Z lezy w plaszczyznie rysunku, zas os Y znajduje sie w poloze¬ niu do niej prostopadlem, to przy jedna- kowem polaczeniu elektrod wzbudzajacych powstaja drgania poprzeczne w kierunku osi optycznej.VII. Drgania skrecajace moga byc wy¬ twarzane wedlug ukladu przedstawionego, np. na fig. 5a i 5b dla preta, ulozonego zgodnie z rysunkiem. Cztery elektrody, u- mieszczone jedna nad druga, liczac w kie¬ runku Z, sa znowu polaczone parami we¬ dlug jednakowych znaków. Niejednorod¬ nosc pola jest tego rodzaju, ze powstaja skrecania naokolo podluznej osi krysztalu.Opisane uklady sa jedynie przyklada¬ mi. Moga byc one zmieniane w najrozma¬ itszy sposób. Istotnem znamieniem niniej* szego wynalazku jest zastosowanie, w o- kreslony sposób i w okreslonych kierun¬ kach, niejednorodnych pól do piezoelek¬ trycznego wytwarzania odksztalcen, wywo¬ lujacych wyginania lub skrecania. Zamiast kwarcu moga byc zastosowane równiez i inne krysztaly piezoelektryczne, Uklad, ilosc i polaczenie elektrod winny byc wte¬ dy dobrane odpowiednio do szczególnych wlasciwosci piezoelektrycznych kazdego rodzaju krysztalu. Zamiast pretów mozna zastosowac równiez i inne formy geome^ tryczne, np. plytki, pierscienie lub inne po¬ stacie.VIII. Na fig. 6a przedstawiony jest na- przyklad uklad do pobudzania pierscienia z kwarcu do drgan poprzecznych. Os op¬ tyczna jest prostopadla do plaszczyzny pierscienia, a wiec do plaszczyzny rysun¬ ku. Osie elektryczne oznaczone sa swemi oznaczeniami. W takim pierscieniu wektor piezoelektryczny zmienia sie wzdluz ob¬ wodu zaleznie od wielkosci i kierunku, po obydwóch stronach osi obojetnej wektor posiada znaki przeciwne. Mozna wskutek tego zapomoca dwóch elektrod E19 E2, u* mieszczonych na jednej osi obojetnej, jak — 3 —to wdkazttje fig. 6a, wytwarzac (niejedno¬ rodne odksztalcania, potrzebne do drgan poprzecznych w plaszczyznie pierscienia.Pierscien moze byc wzbudzany rów¬ niez iw jednej osi elektrycznej. Wtenczas stosuje sie odpowiednie cztery elektrody, jak to uwidocznia fig. 6b, których laczenie parami winno byc dokonane wedlug jed¬ nakowych znaków.Zapomoca ukladów elektrod, podob¬ nych jak przy zastosowaniu preta, pier¬ scienie moga byc wzbudzane w drgania skrecajace lub poprzeczne prostopadle do plaszczyzny pierscienia.IX. Zupelnie inny ksztalt kawalka kry¬ sztalu oraz odpowiedni uklad elektrod do drgan poprzecznych przedstawia fig, 7.X, W ukladach poprzednich zastosowa¬ ne 6a dwie lub cztery elektrody.Dla uzyskania silniejszego wzbudzania drgan moze byc czesto korzystaem zasto¬ sowanie wiekszej ilosci elektrod, których pola oddzialywaja na rózne miejsca pre¬ tów i przy prawidlowem ulozeniu biegu¬ nów wspomagaja sie w swem dzialaniu, XL Powstanie rezonansu pomiedzy .cze¬ stotliwoscia poprzecznych lub skrecaja¬ cych dngan preta a czestotliwoscia przylo¬ zonego pola zmiennego, jak równiez rzad kazdorazowych drgan wyzszego rzedu mo¬ ze byc poznane zapomoca zjawiska swiece¬ nia preta krysztalu, drgajacego w prózni oraz podlug figury swietlnej (patent nie- miedri Nr 467629).Próznia powoduje jednoczesnie zmniej¬ szenie tlumienia. 0 technicznych zaletach niniejszego wynalazku mozna powiedziec, co naste¬ puje, 1, Krysztaly, dajace drgania poprzecz¬ ne lub skrecajace, moga byc zastosowane do tych wszystkich celów, gdzie dotych¬ czas uzywano drgan podluznych. 2. Drgania skrecajace i poprzeczne, których piezoelektryczne wzbudzenie jest umozliwione dzieki niniejszemu wyna¬ lazkowi, daja te korzysc w porównaniu z drganiami podluznemu, ze objety jest znacz¬ nie wiekszy zakres czestotliwosci sprezy¬ stych drgan wlasnych. Jest rzecza znana, ze wskutek naturalnego ograniczenia wiel¬ kosci krysztalów, prety kwarcowe, o dlu¬ gosci wiekszej od 10—45 cm w praktyce nie sa wykonalne. Najmniejsze podluzne czestotliwosci wlasne takich pretów wyno¬ sza okolo 20000 do 30000 okresów/sdk. W przeciwienstwie do tego najmniejsze po- przeczne czestotliwosci wlasne pretów o tej samej dlugosci leza pomiedzy 1000—3000 okr./sek, a wiec w slyszalnym zakresie czestotliwosci, 3. Przy drganiach poprzecznych i skre¬ cajacych mozna przez umocowanie ciezar¬ ków na kawalkach krysztalu (np, na pre¬ tach krysztalowych) wywierac wplyw na czestotliwosci rezonansowe, a zwlaszcza zmniejszac je do bardzo malej ilosci drgan, co nie daje sie uskutecznic przy drganiach podluznych. 4. Pretów kwarcowych mniejszej cze¬ stotliwosci wlasnej mozna uzywac do tego samego celu co i widelek strojowych, bo¬ wiem prety te wzbudzone piezoelektrycz¬ nie daja precyzyjne normy tonów. 5. Dla zakresu wielkiej czestotliwosci, stosowanego w telegrafie bez drutu, wyni¬ ka z tego ta korzysc, ze poprzeczne czesto¬ tliwosci wlasne posiadaja drgania znacz¬ nie wyzszych rzedów, a wiec rozmieszczo¬ ne sa w tym zakresie znacznie gesciej, ani* zeli podluzne czestotliwosci wlasne. Przy zastosowaniu drgan poprzecznych ma sie do rozporzadzenia w jednakowym zakresie znacznie wiecej czestotliwosci normalnych, anizeli przy drganiach podluznych. PL