基于能陷理论的石英力敏谐振器集群的设计

石英谐振器可以作为传感器的敏感元件。为了减小温度等因素的干扰,提高石英晶体谐振器力敏特性,通过能陷理论及其厚度剪切石英晶体谐振能量分布曲线的计算,在同一圆形晶片上设计了多电极力敏谐振器集群。根据共模抑制原理,将谐振器集群输出频率信号作差频处理,以此抑制温度等因素的干扰,再将差频信号叠加以提高石英晶体谐振器集群整体力敏特性。实验结果表明,石英谐振器集群差频输出的温频特性明显优于传统的单电极谐振器,石英晶体谐振器集群整体力灵敏度系数提高到9 992 Hz/N。     

表面结构对集成式石英谐振器性能的影响

在研究石英晶体谐振器力敏特性与加力方位角关系及晶体薄片内波的传播特性的基础上,设计制作了基于同一晶体基片上的集成式四电极谐振器.研究了这种结构的谐振器的力敏特性与加力方位、谐振频率稳定性与基片表面和边沿结构的关系.实验结果表明,谐振器的力敏特性与加力方位密切相关;对晶体基片表面进行抛光处理,能有效地消除表面缺陷对谐振器振动状态的影响,提高谐振频率的稳定性;对晶体基片边沿进行倒边处理,能缩短谐振波波幅在边沿区衰减的空间距离,抑制了谐振器振动能量沿晶片边沿的散失,使谐振器频率稳定性得到进一步提高.经表面抛光及边沿倒边处理后,谐振器频率波动的平均值分别下降到处理前的42%和30%.     

单基三电极石英晶体谐振器频率-温度特性研究

设计了一种新型的单基三电极石英晶体谐振器，并在大气环境条件下测试分析了这种谐振器的频率-温度特性，验证了其频率-温度特性与已有的单基单电极谐振器的频率-温度特性基本一致，曲线为三次曲线。在相同激励及环境条件下，在同一基片上设置多对电极时，各对电极构成的谐振器的频率-温度特性基本相同。根据这种相似特点，将同一基片上不同电极对应的谐振器的振动频率进行差频补偿，可有效地抑制温度对谐振器振动频率的影响。这种谐振器所采用的差频补偿方法可为石英谐振器相关特性的进一步开发利用提供依据。研究了这种结构的石英晶体谐振器的晶片表面处理（是否抛光）及边沿形状（是否倒边）对其频率-温度特性的影响。实验结果表明，对单基多电极石英晶体谐振器的晶片表面进行抛光并对边沿进行倒边处理后，谐振器的稳定性得到了有效的改善，性能得到了优化。     

切变振动型石英晶体谐振器的特点及其应用

根据石英晶体的压电方程和晶体振动理论,研究了AT-切石英晶体厚度切变振动模式下振动频率与结构参数间的关系,以及石英晶体谐振器在电极区形成稳衡驻波的频率条件及电极区外波的传播特性。试验表明,根据本文研究结果设计的石英晶体谐振器,其力敏特性基本与晶体边缘的固接方式无关,利用这种结构形式的石英谐振器作力敏元件用于姿态检测时,检测分辨率可达0.001°,短期频率稳定性达到1.38×10-10/min。     

石英谐振式数字称重传感器

介绍了一种由柔性铰链构成的弹性体结构和 Ａ Ｔ 切型石英谐振器组成的石英谐振式数字称重传感器。通过仔细设计弹性体的结构形式和石英谐振器在弹性体中的位置,可以消除传感器的四角误差,使之象电阻应变式称重传感器一样经过简单的调整就可以作为电子衡器的传感器。由于 Ａ Ｔ 切型石英谐振器在加力方向角约为４０°处存在着力频转换系数温度影响为零的点,利用这一特性可以使传感器的灵敏度温度系数在没有补偿的情况下达到３×１０－ ４／° Ｃ。通过改变柔性铰链的尺寸可以设计不同量程的传感器,并给出了量程为 ２００ Ｎ 的传感器的精度指标。     

单基三电极石英晶体谐振器频率-温度特性研究

设计了一种新型的单基三电极石英晶体谐振器,并在大气环境条件下测试分析了这种谐振器的频率-温度特性,验证了其频率-温度特性与已有的单基单电极谐振器的频率-温度特性基本一致,曲线为三次曲线。在相同激励及环境条件下,在同一基片上设置多对电极时,各对电极构成的谐振器的频率-温度特性基本相同。根据这种相似特点,将同一基片上不同电极对应的谐振器的振动频率进行差频补偿,可有效地抑制温度对谐振器振动频率的影响。这种谐振器所采用的差频补偿方法可为石英谐振器相关特性的进一步开发利用提供依据。研究了这种结构的石英晶体谐振器的晶片表面处理(是否抛光)及边沿形状(是否倒边)对其频率-温度特性的影响。实验结果表明,对单基多电极石英晶体谐振器的晶片表面进行抛光并对边沿进行倒边处理后,谐振器的稳定性得到了有效的改善,性能得到了优化。     

石英晶体谐振器声负载敏感性的分析

针对石英晶体谐振器（ＱＣＲ）的声负载敏感性，在一种三层结构力学模型的基础上，导出了具有广泛适用意义的谐振电阻及谐振频率随谐振器表面参数变化的公式。结合石英谐振式气、湿敏传感器的理论分析表明，ＱＣＲ的谐振幅值与谐振频率均可作为传感器的检测参量。谐振幅值主要反映了表面阻尼情况，谐振频率则在反映表面质量负载情况的同时，受到表面阻尼的影响，在传感器研制中应引起足够的重视     

单基三电极石英晶体谐振器频率-温度特性研究

设计了一种新型的单基三电极石英晶体谐振器,并在大气环境条件下测试分析了这种谐振器的频率-度特性,验证了其频率-度特性与已有的单基单电极谐振器的频率-温度特性基本一致,曲线为三次曲线.在相同激励及环境条件下,在同一基片上设置多对电极时,各对电极构成的谐振器的频率-温度特性基本相同.根据这种相似特点,将同一基片上不同电极对应的谐振器的振动频率进行差频补偿,可有效地抑制温度对谐振器振动频率的影响.这种谐振器所采用的差频补偿方法可为石英谐振器相关特性的进一步开发利用提供依据.研究了这种结构的石英晶体谐振器的晶片表面处理(是否抛光)及边沿形状(是否倒边)对其频率-温度特性的影响.实验结果表明,对单基多电极石英晶体谐振器的晶片表面进行抛光并对边沿进行倒边处理后,谐振器的稳定性得到了有效的改善,性能得到了优化.     

石英谐振力传感温度自测及温度补偿

石英谐振器的基频和3次泛音频率都是和温度的函数,利用二者各阶温度系数除一阶外均相同的特性,基频的3倍频与3次泛音的差频是温度的线性函数并且与力无关,因此测量差额可以实现力传感器的温度自测和温度补偿。与采用分立的温度传感器相比,该方法消除了由于温度传感器和谐振器热惯性和空间位置不同引起的测温误差,提高了动脉温度过程中的补偿精度。给出了谐振器双模式激励的电路原理图及实验结果。     

表面物理性吸附与石英晶体湿度传感器性能的研究

本文针对带有吸湿性涂层的石英晶体谐振器的研究，提出了一种三层结构的力学模型，并在此基础上导出了谐振器频偏量与表面吸附量间的关系公式。实验证明该公式更好地反映了表面吸附与湿敏特性的关系。对于其它石英晶体谐振式气敏及离子敏传感器，该公式也具有相当的实用意义。     

液体介质中厚度切变石英晶体传感器的特征阻尼研究

本文提出一个新概念：特征阻尼系数ｋｃ。用来区分液体中振荡的厚度切变石英晶体传感器由质量负载和液体阻尼分别引起的频率偏移。理论推导表明，当石英晶体表面附着的质量没有变化时，特征阻尼系数Ｋｃ０的大小与附着的液体或固体性质无关，只取决于晶体谐振器自身的参数，如基频、电极面积和谐波次数等。     

三次泛音49U/S晶片的研制

三次泛音49U／S石英谐振器因Q值高、频率牵引小、跌落性能好而被一些有特殊要求的电路所采用。三次泛音石英谐振器因谐振电阻大，难以控制成为晶片加工技术中的一个主要难题。通过对晶片的选材、切割角度的控制和晶片长度、宽度、厚度的设计以及晶片加工工艺技术的改进，进行研究和探讨。结果表明，取得了满意的效果。     

实现AT切石英晶体振荡器微处理器温度补偿的新方法

本文介绍实现AT切石英晶体振荡器微处理器温度补偿的新方法——双频温度自测法.AT切石英谐振器各泛音次数的频率温度曲线不同,利用基频与3次泛音除一阶温度系数不同外其他各阶温度系数相等的特性,基频的3倍频与3次泛音频率的差频输出与温度近似成线性关系.同时激励并测量基频和3次泛音频率,经过微处理器计算差频实现谐振器温度自测并进行晶体振荡器的微处理器温度补偿.与使用分立温度传感器相比,消除了测温元件与石英谐振器温度时间常数不同以及温度场梯度造成的测温误差,提高了测温和补偿精度.     

New cut of a quartz resonator with a linear temperature/frequency characteristic

The letter describes a new cut of quartz resonator with a linear temperature/frequency characteristic used as a sensor for precise temperature measurements. The newly developed thermosensitive quartz resonator has some important advantages: obtaining comparatively easily and reproducibly a precise orientation of the piezoelement, good linearity of the temperature/frequency characteristic and a clear frequency spectrum in a wide temperature interval. The first-order temperature coefficient is 38 parts in 106/deg C and the frequency of operation on the third overtone is about 26.5 MHz at 10°C. That leads to an increase of approximately 1000Hz/deg C, with a sensitivity of 0.0001 deg C. These qualities of the thermosensitive quartz resonator make possible its use in devices for precise temperature measurements.     

1056 MHz反台晶体温补振荡器

介绍应用离子束刻蚀技术制作的三次泛音264 MHz反台晶体谐振器,制作1 056 MHz的温补晶体振荡器。由于晶体致薄技术的改进,突破了传统工艺晶体频率的上限,而晶体频率的提高,进一步改善了晶振的性能、体积、功耗等,简化了电路。     

Thickness-shear stress distributions of the oscillating planoconvex AT-cut quartz-crystal resonator

Thickness-shear stress distributions of a planoconvex AT-cut quartz-crystal resonator oscillating with the fundamental, 3rd overtone and 5th overtone thickness-shear vibration resonant frequencies are measured by means of a laser-beam modulation method. The measured stress distributions are compared with the stress values computed by the finite element method for a simulation study. The experimental values show good agreement with the computed stress distributions. The absolute value of the measured stress agrees with that in the experiment of Spencer.     

三次泛音单片式、高频及高阻带晶体滤波器

研究了三次泛音模式下单片式晶体滤波器的设计方法、制作工艺。通过优化滤波器结构、合理控制晶片镀回频率等方法,实现了晶体滤波器的高阻带和高杂波抑制。制作出一种工作频率为41.4 MHz,响应模式为三次泛音的单片式晶体滤波器。结果表明,该晶体滤波器的-1 dB带宽为2.9 kHz,带内波动为0.3 dB,阻带抑制为82 dB。     

一种新的高频泛音晶体振荡器温度补偿方法

提出了一种新的高频泛音晶体振荡器温度补偿的方法,它能克服了目前泛音晶振温补中均采用加电感和倍频的方法带来的稳定度下降和相噪恶化的缺点。该系统利用低频陶瓷振荡器的输出频率通过混频对高次泛音石英晶振进行温度补偿。系统采用微机控制开关电容阵,有利于集成。初步补偿结果表明,利用本文提出的补偿方法进行补偿的100MHz五次泛音石英晶体振荡器在0～70℃温度范围内频率-温度稳定性≤±2×10-6。