Пьезокерамический резонатор
Изобретение относится к области пьезотехники и может быть использовано при простировании частотно-селективных устройств . Сущность изобретения устройство содержит дисковый пьезоэлемент, поляризованный по радиусу, возбуждающие электроды , расположенные на его рабочих поверхностях Толщина дискового пьезоэлемента выбираются из приведенного соотношения 2 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК!
Ж „„1757084 A l (si)s Н 0З Н 9/05
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ава»» „ .
Ы!;,-; .;;;1„",7. 1,",„ 1М„
° и л
-- С 1 . Ъ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ
1 :-:.:. ..::::...-::: :2 (21) 4826240/22 .. - . ::.:.-:::: .: - (54) ПБЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР (22) 14.05.90 .:: .: .::. ":::::- :.- . ":: (57) Изобретение относится к абластй пьезо(46) 23.08.92. Бюл. М31 - " .;::. :.- :;::- техники и может быть. исйользовэио при: (71) Западно-Сибирский научно-йсследова- .. ::: простировании частотно- селективных уст тельский геологоразведочный нефтяной:ин-..": - ройств. Сущйост»ь изобретения. устройство .ститут. :: -:,- .- .:: ":::, : ..:., — .. ::-- -,:;: содержит дисковый йьезоэлемент, .поляри- ,(72) Ю;Н.Кулиев : -;.:,;..- ..:::::: — .:.-::.: зованный по радиусу, возбуждающие элек(56)Грибовский О;В. Керамическиетвердые, «роды, расположенные нэ его рабочих схбмы -.M. Энергия. 1971,с. 274. :.:::,;.- :.:,; "поверхностях. Толщина дискового пьезоэСмажевская Е Г., Фельдман Н.Б. Пьезо-,:;:- лемента выбираются йз йриведенного соотэлектрйческая керамика . М.: Советское p3-:.,, ношения, 2 ил. дио, 1971, с 170. »» л и может бйть использовано при проектиро- ., - ной, ойределенной по формуле
Ь» вайии частотйо-селективных устройств..-" .::;-".:::::.:: lp4
Известен"пьеэокерамический резона-"".: ::.:..:::::.... 2 fs тор, состоящий из дискового пьезоэлемента.:,.
D и электродов, ймеЮщий в качестве основ:-::=" - где V44 — скорость сд ных радиальные колебания; -, : .: ". .: .":, .:. " руженном резонаторе; мlc, .. -:- ...::: (Я
- fc — резонансная ".частота ненагру8 дисковом пьезоэлементе с радиаль- ;: :. женного резонатора, Гц,: а толщина"воз-. ными колебайиями нельзя возбудить коде- . . буждающего электрода удовлетворяет бания свы ше 1 МГц..: . -::,.".-: - -.:.: . .::- . соотношению зонатор с тол»щиннь!ми колебайиями, - -::, .::.: 9f, /Ъ 4; . содержащий д исковый пьезоэлемент::,. -" .: : .:„:.:.::.:. :: :: .:: .. -::,. ".: л и. возбуждающие электроды, распо-.:. где 2 r- толщина электрода, м; ложенные на его рабочих поверхно- .: V44-скоростьсдвиговой волны в ненагстях,....:,- :;::, :,::,. руженном резонаторе м/с;
Однако пьезокерамический резонатор в 4 — резонансная частота ненаг»руженновысокочастотной области не обладает мно-. ro резонатора, Гц; гочастотностью.: ",: . рп — плотность пьезоэлемента;
Целью изобретения является увеличе- . р, — плотность: электрода, ние частотного диапазона и обеспечение,.а площадь возбуждающих электродов удовмногочастотности резонатора. летворяет соотношению
3 1757084 4
D
С44 1 — 65 V44 — — — "= 4 -(т 1)
1б12,,„1 (fe )г
fs
По амплитудам колебаний As Ae вычисгде S — площадь возбуждающего электро5 да м ..: - По квантомеханической аналогии устаС44 — модуль сдвига ненагрчженного ре- навливаетсЯ, что частоты и энергии преДлазонатора; . - . . . гаемого резонатора образуют частотную и
ki5 — коэффициент Электромеханиче- потенциальную ямы: соответственйо; Из ской связи; - . 10 критерия захвата энергии выбирается пло fe — резонансная часто1 а нагруженного щадь возбуждающего электрода резонатора, Гц.
На фигЛ предстаанен пкезокЕркачмиче- . " C44 1 — k4
О ский резонатор; на фиг.2 — то же, попяризу- ЗпЗз f, з . ющий апектрод нанесен на боксеыесграни 5:; гсп З (, ) пьезоэлемента.
На фиг.1 показанытдисковыггй пьезоэле - " После чего в плоскости, перпендикумент 1, возбуждающие электроды 2 с пло- " лнярйой наспгравлению вектора поляризащадью Зэ и толщиной 2, вектор 3 ции (z= + h), наносятся возбуждающие поляризации.:.. : -: :; . -.=:: . электроды с площадью S и толщиной
Резонатор работает следуюгщйм о6ра- 2 т(фиг.1). зом. -,:: ... Использогванйе предлагаемого резона-
Птьезокерамический резонатор полярги- . тора позволяет сократить материал для иззован по радиусу, а возбуждающие электро-: г готовления пьезоэлемгегнтов и электродов
-25 ды нанеСены на пегрпендискулярных гРанях -. добиться многочгассттотности резонаторов йа
z = h. ПРи подаче возбУждавщегго йапРЯ - выеокихс Частотах. жения ф = +pо е " согласно обратному, пьезоэффекту пьезокерамический Резона- .:, Ф о р м-у л а и з о б р е т е и и я тор совершает высокочастотные сдвиговые 30 . колебания. Сначала определяются резонан- Пьезокерамический ретзонаточр, соС44 . 1 — 65
Яэ=
15f Р„1 (е )2
: ., сные частоты сдвиговых колебаний йо тол-: деРжаЩий диСковый: пьезоэлемент,, щине ненагруженного f9,: а потом : поляризованный flo радиусу, и возбужнчагруженного(учиты)ваетчсят масСа"Электрод-, дающие электроды, pàpëîëîæåííûå на ного слоя) fp резонаторов и эíергии Vs, VQ, :35 его рабочих пбве pxностяx, о т л и ч адалее для определения йараметчровпредла- . М шийся тем, что, с целью увеличе гаемого резонатора используется новый: ..: ния частчотного диапазона и обеспечепринцйп квантомеханической аналогии, ус- ни я моноча статно сгтги, тол щи на танавливая, что 4А,Че,Vg — граничные чаС- дискОвого пьезоэлемента удовлетворятоты и энергии; ..;:,:.-::.. .;- -:: ::"::. 40 ет-соотноаению
Пьезокерамический резонатор дискового тйпа состоит из дискового пьезо-, Н = V44 2тз . элемента; поляризувщего и нанесенного в пеРпенДикУлЯРном напРанвплзенсиин оси гДе V44-скоиртостьсДвиговой волны йенагРУполяризации возбужрдающечго электро- 5 женного резонатора, м/с; да. Толщина пьезоэлемента определя-:: 4- резонансная частота ненагруженноется по известной грайичной частоте f io Резонатора Гц, .
V44 .,-: :;:..... -:..: — а толщина и площади возбуждающих
H= 2h= 4f ПолЯРИЗУющий элек Родна- электродов удовлетворяют соотно!иениS йосится на боковые грани пьезоэлемента 50 "M при r = R> (фиг.2). После операЦии поля- VD ризации способам выжигания снимается т = — (— — 1 ), поляризующий электрод. Далее, измеряя чаСтоту нагруженного резонатора
fs
4= — — и зная: параметры материала
1+R пьезоэлемента, возбуждающего электрода, вычйсляется толщина электрода
1757084
2Фиг. g
Составитель Г.Сачкова
Техред M.Ìîðãåíòàë
Корректор M.Ìàêcèìèøèíåö
Редактор И.Шулла
Заказ 3098 Тираж: .. Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина. 101
5 где т- толщина возбуждающего электрода, м;
V44 — скорость сдвиговой волны ненагруженного резонатора, м/с;
С44- модуль сдвига ненагруженного резонатора;
fs — резонансная частота ненагруженного резонатора,гЦ;
4 — резойансная частота нагруженного резонатора, Гц; рп — плотность пьезоэлемента; р, — плотность электрода;
$з — площадь электрода, м;
-- г.
k>s — коэффициент электромеханической связи.
