SU980250A1 - Piezoelectric resonator - Google Patents

Piezoelectric resonator Download PDF

Info

Publication number
SU980250A1
SU980250A1 SU813309673A SU3309673A SU980250A1 SU 980250 A1 SU980250 A1 SU 980250A1 SU 813309673 A SU813309673 A SU 813309673A SU 3309673 A SU3309673 A SU 3309673A SU 980250 A1 SU980250 A1 SU 980250A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
piezoelectric elements
piezoelectric
lenses
distance
concave
Prior art date
Application number
SU813309673A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Степанович Кононенко
Original Assignee
Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта filed Critical Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority to SU813309673A priority Critical patent/SU980250A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU980250A1 publication Critical patent/SU980250A1/en

Links

Description

.(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР. (54) PIEZOELECTRIC RESONATOR

Изобретение относитс  к радиотехнике , а именно, к стабилизации и управлению частоты при помощи пьезоэлектрических резонаторов, может использоватьс  в различных устройствах радиотехники, автоматики, измерительной техники и приборостроени .The invention relates to radio engineering, in particular, to stabilization and frequency control using piezoelectric resonators, can be used in various devices of radio engineering, automation, measurement technology and instrumentation.

. Известно пьезоэлектрическое устройство , содержащее корпус с размещенным в нем пьезоэлементом, тепловую трубку и термопереключатель 1.. A piezoelectric device is known, comprising a housing with a piezoelectric element placed therein, a heat pipe and a thermal switch 1.

Недостатком этого устройства  вл етс  невозможность плавного изменени  регулируемой частоты в широком диапазоне с неизмененной стабильностью.A disadvantage of this device is the impossibility of smoothly varying the controlled frequency in a wide range with unchanged stability.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  акустическое устройство, содержащее две герметичные камеры, заполненные газовой смесью с низким удельным волновым сопротивлением, одна из которыхзакреплена на дополнительном пьезо- . элементе, соединенном через биметал .лическую пластину со стаканом, а друга  - на ферромагнитной мембране, под которой в защитном кожухе размещаетс  соленоид, соединенный с источником управл ющего сигнала, причем пьезозлементы закреплены ов герметичных камерах и выполнены в виде вогнутыхThe closest in technical essence to the present invention is an acoustic device containing two hermetic chambers filled with a gas mixture with low specific wave impedance, one of which is fixed on an additional piezoelectric. an element connected through a bimetal plate with a glass and a friend on a ferromagnetic membrane under which a solenoid is placed in a protective casing connected to a source of a control signal, with the piezoelectric elements fixed in hermetic chambers and made in the form of concave

.дисков, обращенных друг к другу вогнутьми поверхност ми, а герметичные камеры, стакан и защитный кожух снабжены эластичными мембранами .Disks facing each other with concave surfaces, and hermetic chambers, a cup and a protective casing are provided with elastic membranes.

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что пьезоэлементы в виде вогнутых дисков посто нной толщины имеют низкую добротность колебаний в силу того, что амплитуда колебаний A disadvantage of this device is that piezoelements in the form of concave discs of constant thickness have a low quality factor of oscillations due to the fact that the amplitude of oscillations

10 по диаметру имеет величину, сравнимую с амплитудой колебаний в центре пьеэозлементов и в.местах закреплений возникают значительные потери энергии пьезоэлем нтами, которые на 10 has a diameter comparable to the amplitude of oscillations in the center of the piezoelements and in the places of fixings there are significant energy losses by the piezoelectric elements, which are

15 один-два пор дка превышают потери в жидкости. Это Приводит к значительному снижению добротности колебаний системы.15 one to two times greater than the loss in fluid. This leads to a significant reduction in the quality of oscillations of the system.

Цель изобретени  - повышение доб20 ротности устройства.The purpose of the invention is to increase the goodness of the device.

Claims (3)

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в пьезоэлектрическом резонаторе, содержащем размещенные в корпусе три пьезоэлемента и две герметичные ка25 меры, одна из которых закреплена на одном пьеэоэлементе, соединенном че- рез биметаллическую пластину со стаканом , а друга  - на ферромагнитной мембране, под которой в защитном ко30 жvxe размещен соленоид, соединенный с источником управл ющего сигнала, второй и третий пьезоэлементы закреп лены в герметичных камерах и обращены друг к другу вогнутыми поверхност ми , а герметичные камеры, стакан и защитный кожух снабжены эластичными мембранами, второй и третий {пьезоэлементы вьшЬлнены в виде линз t различной кривизной вогнутой и выпуклой поверхностей, радиусы кривизны которых выбраны из соотношени  -,. ч 1 где V, V2 - скорость звука в материале линзы и в среде между ними соответствен но; -h - толщина линзы в центре; 2Е - рассто ние между линзами в центре. Если параметры линз рассчитать по полученной формуле, то радиусы каустик в пьезоэлементах и жидкости станов тс  равными, потери системы зна-чительно уменьшаютс . На чертеже изображен пьезоэлектри ческий резонатор, общий вид. Резонатор содержит два пьезоэлемента 1 и 2, выполненные в виде вогнуто-выпуклых линз с радиусами кривизны различной величины,, резонансную камеру 3, третий пьезоэлемент 4, соленоид 5, ферромагнитную мембрану б, эластичные мембраны 7-10, биметал лическую пластину И, герметичные камеры Г2 и 13, заполненные газовой смесью снизким удельным волновым со противлением, защитный кожух 14, ста кан 15, корпус 16. Устройство работает следующим образом . При подаче напр жени  на электроды пьезоэлементов 1 и 2 в резонансной камере 3 устанавливаютс  ультразвуковые сто чие волны с частотой, определ емой собственными частотами .этих пьезоэлементов, и рассто нием между ними. При уменьшении рассто ни  между пьезоэлементами 1 и 2 длина ультразвуковой сто чей волны уменьшаетс , а при увеличении рассто ни  длина .ультразвуковой сто чей волны в резонансной камере 3 уведичиваетс , в результате чего можно пе рестраивать собственную частоту пьезоэлектрического резонатора. При подаче управл ющего напр жени  на электроды пьезоэлемента 4 он вместе с герметичной камерой 12 начи нает колебатьс  с соответствии с управл ющим напр жением Ц, что позвол ет осуществл ть частотную модул  цию резонансной частоты устройства, так как из-за этих колебаний мен  етс  рассто ние между пьезоэлементами 1 и 2. При подаче управл ющего на .пр жени  пьезоэлемент 4 позвол ет Ъсуществл ть высокочастотную модул цию сигнала. Низкочастотна  модул ци  осуществл етс  при подаче управл ющего напр жени  Ua на соленоид 5, под деист- , вием которого ферромагнитна  мембрана б колеблетс  вместе с герметичной камерой 13, что приводит к изменению рассто ни  пьезоэлементами 1 и The goal is achieved by the fact that in a piezoelectric resonator containing three piezoelements and two sealed chambers placed in a housing, one of which is fixed on one piezoelectric element connected through a bimetallic plate with a glass, and the other on a ferromagnetic membrane, under which is in a protective A coaxially placed solenoid connected to the source of the control signal, the second and third piezoelectric elements are fixed in sealed chambers and facing each other with concave surfaces, and the sealed chambers, glass and the protective cover is provided with elastic membranes, the second and third {piezo elements are in the form of lenses t with different curvature of the concave and convex surfaces, the radii of curvature of which are chosen from the ratio - ,. 1 where V, V2 is the speed of sound in the lens material and in the medium between them, respectively; -h is the thickness of the lens in the center; 2E is the distance between the lenses in the center. If the parameters of the lenses are calculated by the formula obtained, then the radii of caustics in the piezoelectric elements and the liquid become equal, the loss of the system is significantly reduced. The drawing shows a piezoelectric resonator, a general view. The resonator contains two piezoelements 1 and 2, made in the form of concave-convex lenses with radii of curvature of various sizes, resonant chamber 3, third piezoelectric element 4, solenoid 5, ferromagnetic membrane b, elastic membranes 7-10, bimetallic plate I, hermetic chambers G2 and 13, filled with a low specific wave with resistance, a protective casing 14, one hundred kan 15, housing 16. The device works as follows. When voltage is applied to the electrodes of the piezoelectric elements 1 and 2, ultrasonic standing waves are set in the resonant chamber 3 with a frequency determined by the natural frequencies of these piezoelectric elements and the distance between them. When the distance between piezoelectric elements 1 and 2 decreases, the length of the ultrasonic standing wave decreases, and as the distance increases, the length of the ultrasonic standing wave in the resonant chamber 3 increases, so that the natural frequency of the piezoelectric resonator can be rearranged. When a control voltage is applied to the electrodes of the piezoelectric element 4, it, together with the hermetic chamber 12, begins to oscillate in accordance with the control voltage C, which allows frequency modulation of the resonant frequency of the device, since these oscillations change the distance Between piezoelectric elements 1 and 2. When applying a control voltage, piezoelectric element 4 allows b to carry out high-frequency modulation of the signal. Low-frequency modulation is carried out when the control voltage Ua is applied to the solenoid 5, under the deist which the ferromagnetic membrane b oscillates with the hermetic chamber 13, which leads to a change in the distance of the piezoelectric elements 1 and 2. Эластичные мембраны 7 и 10 выравнивают давление в равных объемах, что исключает деформацию пьезоэлементов Д и 2 от изменени  давлени  внутри резонансной камеры 3 и, как следствие этого, приводит к стабилизации работы всего устройства. Биметаллическа  пластина 11 в зависимости от температуры окружаквдей среды перемещает пьезоэлемент 2 отно сительно пьезоэлемента 1, компенсиру  температурный коэффициент скорости ультразвука среды в резонансной камере 2. The elastic membranes 7 and 10 equalize the pressure in equal volumes, which excludes the deformation of the piezoelectric elements D and 2 from the pressure change inside the resonant chamber 3 and, as a result, stabilizes the operation of the entire device. The bimetallic plate 11, depending on the temperature of the surrounding medium, moves the piezoelectric element 2 relative to the piezoelectric element 1, compensating the temperature coefficient of the velocity of ultrasound of the medium in the resonant chamber 3. Резонансна  камера 3 может быть заполнена как газом, так и жидкостью, при этом использован.ие в резонансной камере в качестве жидкостной среды термокомпенсирующей жидкости позвол ет не учитывать погрешность ухода резонансной частоты от температуры. Предлагаемое акустическое устройство с пьезоэлементами из выпукло-вогнутых линз позвол ет по сравнению с известными повысить на пор док добротность акустических колебаний в системе , довести значение добротности до ЗЮ, что особенно важно дл  частот близких к резонансным частотам пьезоэлементов. Формула изобретени  Пьезоэлектрический рез.онатор, содержащий размещенные в корпусе три пьезоэлемента и две герметичные камеры , одна из которых закреплена на одном пьезоэлементе, соединенном черёз биметаллическую пластину со стаканом , а друга  - на ферромагнитной мембране, под которой в защитном кожухе размещен соленоид, соединенный с источником управл ющего сигнала, второй и третий пьезоэлементы закреплены в герметичных камерах и обращены один к другому вогнутыми поверхност ми , а герметичные камеры, стакан и защитный кожух снабжены эластичными мембранами, отличающ , и и (   тем, что, с целью повышени  добротности, второй и третий пьезоэлементы выполнены в виде линз с различной кривизной вогнутой и -выпуклой поверхностей, радиусы кривизны которых выбраны из соотношени  :I.M.JL(M i е V2/ где V , Vj h Ze 35ХЕГЦП й3. The resonant chamber 3 can be filled with both gas and liquid, while using the temperature compensating fluid in the resonant chamber as the liquid medium makes it possible not to take into account the accuracy error of the resonant frequency from temperature. The proposed acoustic device with piezoelectric elements made of convex-concave lenses allows, in comparison with the known ones, to increase the quality factor of acoustic oscillations in the system, bring the value of quality factor to S, which is especially important for frequencies close to resonant frequencies of piezoelectric elements. The invention of the Piezo-electric res.onator contains three piezoelements and two hermetic chambers placed in a housing, one of which is fixed on one piezoelement, a bimetallic plate with a glass connected by a pair, and the other on a ferromagnetic membrane, under which a solenoid connected to the source of the control signal, the second and third piezoelectric elements are fixed in sealed chambers and facing one another the concave surfaces, and the sealed chambers, the cup and the protective casing provide Yeny elastic membranes, distinguishing, and and (in that, in order to increase the quality factor, the second and third piezoelements are made in the form of lenses with different curvature of the concave and -convex surfaces, the radii of curvature of which are selected from the ratio: IMJL (M i e V2 / where V, Vj h Ze 35HEGCP th вat 1515 . 5 9802506 . скорости звука в мате-, Источники информации, риале линзы и. в средеприн тые во внимание при экспертизе между ними соответствен-1. Авторское свидетельство СССР но; 545069, кл. Н 03 Н 9/18, 1975, толщина линзы в центре;2. Авторское свидетельство СССР рассто ние между линза-5 696593, кл. Н 03 Н 9/00, 1978 (проми в центре. .тотип).. 5 9802506. the speed of sound in mate-, Sources of information, rial lenses and. in the context of the examination between them, respectively, -1. USSR author's certificate no; 545069, class H 03 H 9/18, 1975, the thickness of the lens in the center; 2. USSR author's certificate; distance between lens-5 696593, cl. H 03 H 9/00, 1978 (prom in the center. Type).
SU813309673A 1981-06-23 1981-06-23 Piezoelectric resonator SU980250A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813309673A SU980250A1 (en) 1981-06-23 1981-06-23 Piezoelectric resonator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813309673A SU980250A1 (en) 1981-06-23 1981-06-23 Piezoelectric resonator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU980250A1 true SU980250A1 (en) 1982-12-07

Family

ID=20966243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813309673A SU980250A1 (en) 1981-06-23 1981-06-23 Piezoelectric resonator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU980250A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3617780A (en) Piezoelectric transducer and method for mounting same
EP0161671B1 (en) Optical sensors for detecting physical parameters
US5339051A (en) Micro-machined resonator oscillator
US4550610A (en) Resonator pressure transducer
US4743870A (en) Longitudinal mode fiber acoustic waveguide with solid core and solid cladding
US4366406A (en) Ultrasonic transducer for single frequency applications
US4098133A (en) Vibrating diaphragm fluid pressure sensor device
US2505364A (en) Compression wave transmission
US4297538A (en) Resonant electroacoustic transducer with increased band width response
KR880003171A (en) Surface Acoustic Gas Flow Rate Sensor with Magnetic Heating
US4628739A (en) Device for measuring the pressure of a gas like medium
SU980250A1 (en) Piezoelectric resonator
US3290595A (en) Electrical instrument
SU696593A1 (en) Acoustic device
US3009104A (en) Underwater sound velocity meter
GB2178536A (en) Resonant pressure transducer
JP3324720B2 (en) Flow velocity measuring device
SU883681A1 (en) Pressure transducer with frequency output
US3187579A (en) Pressure-to-frequency transducer
SU1000805A1 (en) Frequency-type pickup of pressure
SU1022293A1 (en) Piezoelectric resonator
SU1131024A1 (en) Pressure transducer based on surface acoustic waves
SU665952A1 (en) Piezoelectric irradiator
SU1642286A1 (en) Pressure pickup
GB2209219A (en) Vibrating tube pressure sensor