П’єзоелектричний резонатор з керуванням частоти

Реферат: UA 121942 U UA 121942 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до радіоелектроніки і може використовуватися у високостабільних багаточастотних та різницевих автогенераторах і модуляторах. Відомий утримувач п'єзоелектричного резонатора з між електродним зазором [1] для фізичного моделювання, що містить корпус, в якому закріплений "правий" мікрометричний гвинт, кришка, із закріпленим в ній "лівим" мікрометричним гвинтом, кварцовий резонатор, утримувач кристалічного елементу, затискна гайка і електроди. Кварцовий резонатор закріплений в утримувачі кристалічного елементу затискною гайкою. У свою чергу утримувач кристалічного елементу на різьбленні встановлений в корпус. Кришка за допомогою посадки із зазором совісно сполучається з корпусом і фіксується трьома кріпильними гвинтами. Електроди закріплені на торцевій поверхні мікрометричних гвинтів через ізолюючу прокладку. Недоліком його є неможливість динамічної перебудови частоти і (або) фази коливань п'єзоелектричного резонатора. Найбільш близьким по технічній суті до пристрою, що заявляється, прийнятий як найближчий аналог, є п'єзоелектричний резонатор з керуванням частоти [2], який містить кристалічний елемент і два збуджуючих електроди, розташовані співвісно площині кристалічного елемента, утримувач кристалічного елемента та корпус, перший електрод закріплено нерухомо відносно кристалічного елемента, а другий електрод закріплено на рухомому якорі лінійного електродинамічного приводу, причому лінійний електродинамічний привод закріплено нерухомо і співвісно кристалічному елементу до корпусу та складається з обмотки індуктора, рухомого якоря та пружини, якір розміщено на обмотці індуктора з боку кристалічного елемента і закріплено пружиною до корпуса. Недоліком такого пристрою є те, що при збудженні лінійного електродинамічного приводу імпульсами прямокутної форми має місце явище "тремтіння" рухомого електроду, що призводить до погіршення якості гармонійного сигналу на виході п'єзорезонансного пристрою. Крім того, при роботі лінійного електродинамічного приводу виділяється теплота, що обумовлює температурну нестабільність частоти коливань. Задачею корисної моделі є покращення якості гармонійного сигналу на виході п'єзорезонансного пристрою та підвищення температурної стабільності резонансної частоти. Поставлена задача вирішується тим, що в п'єзоелектричному резонаторі з керуванням частоти, що містить перший п'єзокристалічний елемент, два електроди збудження, розташовані співвісно в герметичному корпусі, перший електрод збудження закріплено нерухомо на поверхні першого п'єзокристалічного елемента, а другий електрод збудження закріплено на рухомому якорі лінійного електродинамічного приводу на пружному підвісі, причому обмотка індуктора лінійного електродинамічного приводу закріплена нерухомо і співвісно першому п'єзокристалічному елементу до герметичного корпусу, згідно з корисною моделлю, в п'єзоелектричний резонатор введено другий п'єзокристалічний елемент з нерухомим електродом збудження, розташований співвісно першому п'єзокристалічному елементу так, що рухомий електрод збудження знаходиться між першим та другим п'єзокристалічними елементами. Корисна модель ілюструється схемою на кресленні. П'єзоелектричний резонатор з керуванням частоти, містить герметичний корпус 1, два п'єзокристалічних елемента 2 і два нерухомих електрода збудження 3, розташовані співвісно, рухомий електрод збудження 4, закріплений на пружному підвісі 5 та жорстко з'єднаний з рухомим короткозамкненим якорем 6 лінійного електродинамічного приводу, причому обмотку індуктора лінійного електродинамічного приводу 7 закріплено нерухомо і співвісно п'єзокристалічним елементам 1. П'єзоелектричний резонатор з керуванням частоти працює наступним чином. При включенні п'єзоелектричного резонатора з керуванням частоти у електронну схему на електроди збудження 3, 4 подають електричний сигнал збудження і в п'єзокристалічних елементах 2 збуджуються механічні коливання за рахунок п'єзоефекту. Резонансні частоти fКВ1( х) , fКВ2( х) в кожному п'єзоелектричному елементі визначається конструктивно-технологічними параметрами резонаторів та на підставі [3] можуть бути обчислені згідно з співвідношеннями:  1 c 66  k1  1 c 66  k1 1   ; fКВ 2 ( х )  1   , (1)    2(2h)   k2  2  2(2h)   k2  g  x   де 2h - товщина п'єзокристалічного елементу; c 66 - модуль жорсткості п'єзокристалічного елементу;  - щільність п'єзокристалічного елементу; fКВ1( х )  55 k 1 - перший конструктивний коефіцієнт; 1 UA 121942 U 5 k 2 - другий конструктивний коефіцієнт; x - величина зазору між першим п'єзокристалічним елементом і рухомим електродом збудження; g - зазор між внутрішніми поверхнями першого і другого п'єзокристалічного елементу. При використанні п'єзоелектричного резонатора з керуванням частоти в схемах багаточастотних або різницевих кварцових автогенераторів, як показано в [4], за умови однакових п'єзокристалічних елементів, в п'єзоелектричному резонаторі з керуванням частоти виділяється різницева частота f : 1 c 66 k 2 (2x  g)  k 3 (g  2x ) (2) , 2(2h)  k 2  k 2g  gx  x 2 2 де 2h - товщина п'єзокристалічного елементу; c 66 - модуль жорсткості п'єзокристалічного елементу;  - щільність п'єзокристалічного елементу; f  fКВ1( х )  fКВ 2 ( х )  10 15 20 25 30 35 40 k 2 - другий конструктивний коефіцієнт; k 3 - третій конструктивний коефіцієнт; x - величина зазору між першим п'єзокристалічним елементом і рухомим електродом збудження; g - зазор між внутрішніми поверхнями першого і другого п'єзокристалічного елементу. Тобто, модуляція величини міжелектродного зазору х лінійним електродинамічним приводом призводить до змінювання резонансної частоти в першому та другому п'єзокристалічному елементі та різницевої частоти. Різницева частота не залежить від дестабілізуючих впливів, обумовлених "тремтінням" рухомого електроду збудження та нагріванням обмоток лінійного електродинамічного приводу, так як впливи виникають у обох п'єзокристалічних елементах одночасно, ідентично та з однаковим знаком. Таким чином, введення в п'єзоелектричний резонатор другого п'єзокристалічного елементу призводить до покращення якості гармонійного сигналу на виході п'єзорезонансного пристрою та підвищення температурної стабільності резонансної частоти при управлінні частотою модуляцією міжелектродного зазору. Джерела інформації: 1. Хуторненко С.В. Держатель пьезоэлектрического резонатора с межэлектродным зазором для физического моделирования [Текст] / С.В. Хуторненко, В.Н. Савченко, А.В. Пономаренко // Вісник Східноукраїнського национального університету ім. Володимира Даля. - Луганск, 2004. № 12 (82). - С. 181-184. 2. Патент UA57121 Україна МПК Н03Н 9/00 П'єзоелектричний резонатор з керуванням частоти / С.В. Хуторненко, В.М. Савченко, Д.А. Семенець та ін. - № u201009357; заявл. 26.07.2010; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 3. 3. Хуторненко С.В. Математична модель п'єзорезонансного пристрою в засобах автоматизації механотронних систем / С.В. Хуторненко, Д.А. Семенець // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія гірничо-електромеханічна - Донецьк: ДонНТУ, 2011. - № 21 (189). - С. 159-167. 4. Зеленский А.А. Многочастотные кварцевые генераторы / А.А. Зеленский, В.Ф. Солодовник, В.А. Шевелев. - Учебн. пособие - Харьков: Гос. аэрокосмический ун-т "Харьк. авиац. ин-т", 1999. - 138 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 П'єзоелектричний резонатор з керуванням частоти, що містить перший п'єзокристалічний елемент, два електроди збудження, розташовані співвісно в герметичному корпусі, перший електрод збудження закріплено нерухомо на поверхні першого п'єзокристалічного елемента, а другий електрод збудження закріплено на рухомому якорі лінійного електродинамічного приводу на пружному підвісі, причому обмотка індуктора лінійного електродинамічного приводу закріплена нерухомо і співвісно першому п'єзокристалічному елементу до герметичного корпусу, який відрізняється тим, що в п'єзоелектричний резонатор введено другий п'єзокристалічний елемент з нерухомим електродом збудження, розташований співвісно першому п'єзокристалічному елементу так, що рухомий електрод збудження знаходиться між першим та другим п'єзокристалічними елементами. 2 UA 121942 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3