Резонатор для частотных датчиков

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социелистическнх

Республик

720343 (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 03.07.78 (2 t ) 2638076/18-10 (5 t ) IN. Кл.

2 с присоединением заявки,%

G 0l L 11/00

Гкударотввнний комитет

СССР ао долом изобретений и атхоытий (23) Приоритет

Опубликовано 05.03.80. Бюллетень .М 9

Дата опубликования описания 07.03.80 (53) УД К 531.787. . 91(088.8) И. А. Горенштейн, В. Г. Кравцо, И. В. Корольков и A. Г. Шепетов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

{54) РЕЗОНАТОР ДЛЯ ЧАСТОТНЫХ ДАТЧИКОВ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для датчиков давления с частотным выходом.

Известны резонаторы для датчиков давления, выполненные в форме тонкостенных цилиндров с установочными поясками по концам и с фиксацией углового положения окружных форм колебания (1) и 2).

Однако известные резонаторы не обладают достаточной стабильностью свойств. та

ЗЛель изобретения состоит в повышении точ ности, Эта цельдостигается тем, что резонатор выполнен из монокристалла кварца или лей!

5 косапфира, причем в зонах перехода к концевым установочным пояскам для снижения демпфируюшего влияния заделок имеется одно или несколько утолщений.

Благодаря тому, что любой монокристалл обладает естественной анизотропией физических свойств, в резонаторе, изготовленном из такого монокристалла, фиксация углового положения окружных форм собственных колебаний достигается и без снижения порядка осевой (поворотной) симметрии контуров его поперечного сечения, которое у известного обусловливается наличием на резонаторе канавок, расположенных вдоль узловых меридианов.

Для упрощения систем возбуждения и съема колебаний резонатор изготавливается из монок рис TQлла к ва рца.

При необходимости достижения максимальной временной стабильности и добротности резонатора его изготавливают из монокристалла лейкосапфира, который обладает наиболее высокими упругими свойствами из всех пригодных для этой цели монокристаллов.

Для снижения демпфирующего влияния заделок резонатора на нем в зонах перехода от тонкостенного активного участка, расположенного в его центральной части, к утолщенным установочным пояскам, расположенным на его концах, выполнены одно или несколько промежуточных кольцевых утолщений.

720343

На фиг. 1-6 изображена конструктивная схема резонатора, варианты исполнения, Наиболее простой в конструктивном и технологическом отношении вариант ре5 зонатора изображен на фиг. 1.

Резонатор представляет собой тело вращения, целиком изготовленное из одного монокристалла, Расположенный в центральной части резонатора тонкостенный активный участок 1 изнутри ограничен круговой цилиндрической поверхностью 2, а снаружи - соосной с нею поверхностью

3. На концах резонатора расположены утолщенные установочные пояски 4 и 5, служащие для сочленения резонатора с деталями того датчика ° в котором он используется. Внутри резонатора имеется сквозное отверстие 6, благодаря чему обеспечивается возможность создания датчиков с про- 20 точными резонаторами.

На фиг. 2 изображен еше один вариант конструкции резонатора со сквозным отверстием, отличающийся от предыдущего тем, что в нем утолщенные установочные пояс-25 ки 4 и 5 расположены на разных (внешней и внутренней) сторонах активного участка.

Вариант конструкции, изображенный на фиг. 3, представляет собой стаканчик с 30 глухим днищем и может быть использован лишь в таких датчиках, резонатор которых может быть и непроточным, Три варианта конструкции резонатора, показанные на фиг. 4, 5, 6, отличаются 35 от рассмотренных выше вариантов наличием промежуточных кольцевых утолщений

7 и 8, расположенных в местах перехода от тонкостенной активной части 1 к. утолщенным установочным пояскам 4 и 5„ 40

Благодаря этим промежуточным утолщениям достигается существенное снижение демпфируюшего влияния заделок резонатора, т.е, его сочленений с другими деталями датчика, которые осуществляются по 45 поверхностям установочных поясков 4 и 5.

К числу перспективных материалов, из которых может быть изготовлен резонатор, в первую очередь, относятся искусственно вырашиваемые монокристаллы квар- SO ца, лейкосапфира и кремния, В зависимости от типа симметрии монокристалла и от угловой ориентации продольной оси резонатора, изготовленного из данного монокристалла, относительно его кристалло- 55

4 физических осей возможны следующие случаи: а) в отношении анизотропных физических свойств материала резонатора его продольная ось является осью поворотной симметрии второго порядка; 6) в том же отношении ось резонатора является осью

3-го порядка; в) 4-го порядка; r) 6-ro порядка.

В любом из этих четырех случаев пространственное расположение элементов систем возбуждения и съем колебаний резонатора и пространственная анизотропия физических свойств материала резонатора должны характеризоваться одними и теми же общими плоскостями симметрии, проходящими через его продольную ось.

Таким образом, если вырез а ть, напр имер, резонатор из монокристалла кварца (тригональная система) так, чтобы его продольная ось совпадала с оптической осью монокристалла, то в таком резонаторе нужно возбуждать форму изгибных ко— лебаний с тремя волнами в окружном направлении. Соответственно нужно строить и системы возбуждения и съема колебаний.

Применение описанных резонаторов в качестве измерительных преобразователей частотных датчиков первичной информации позволяет примерно на порядок увеличить точность измерений и временную стабильность этих приборов.

Формула изобретения

1. Резонатор для частотных датчиков, представляющий собою тонкостенный цилиндр с установочными поясками по концам,отличающийся тем,что, с целью повышения точности датчика, он выполнен из монокристалла кварца.

2, Резонатор по и. 1, о т л и ч аю. ш и и с я тем, что он выполнен из монокристалла лейкосапфира.

3. Резонатор по пп. 1, 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что в зоне перехода к концевым установочным пояскам, он имеет одно или несколько утолщений. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 181848, кл, G 01 (11/00, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2456 148/ 18-1 О, кл. G 01 L 11/00, 25.02.77 (прототип).