电极材料对集成式谐振器力敏特性的影响

设计制作了同一晶片上的集成三电极的谐振器。研究了这种谐振器的力敏特性与加力方位、电极材料的关系。并对电极材料分别为Au、Al的谐振器进行了比较实验。结果表明,谐振器的力敏特性与加力方位密切相关,加力方位与x轴夹角ψ为0°时,力敏系数最大;电极材料通过对石英晶体谐振器有效机电耦合系数的影响,进而影响谐振器的力–频特性。集成式谐振器在相同加力方位时,镀Au电极比Al电极的力敏系数最大可高出189.8Hz/N。     

石英谐振器不同谐振频率的力敏特性研究

圆形晶片厚度切变石英谐振器是常用的力敏谐振器。它有固定的设计谐波次数和谐振频率。文章介绍了以设计频率为三次谐波、５ＭＨｚ的ＡＴ－切型谐振器为力敏元件的力传感器在不同电路中分别振动在基频、３次谐波、５次谐波和７次谐波四个谐振频率，并对其力敏特性进行了实验研究。分析了用提高谐振频率的方法提高力灵敏度的可行性和局限性。根据石英谐振器振动在不同谐振频率时力灵敏度的温度特性，找到了温度变化时由力灵敏度温度系数造成的测量误差的消除方法，分析比较了这种方法和选取特定施力方位角消除上述误差的方法之间的差别和适用范围，并找到了在一定温度范围内可同时测量力（压力）和温度的石英传感器的设计原理。     

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。     

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。     

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.     

多电极石英谐振器的信号处理电路及力敏实验

基于一种单基多电极石英晶体谐振器的结构,提出了一种新型的电路设计方案,这种电路设计方案在同一晶体基片上让不同位置的谐振器同时起振,输出3个基频信号,然后采用差频、求和,最后以倍频输出的方式输出.用此方案设计的电路进行AT切同基三电极谐振器的力频灵敏度实验,抑制了干扰因素,优化了力频转换系数,线性度保持良好.在一定加力方式下,经求和电路处理后的力-频转换系数可达1.369 Hz/g.     

石英谐振器频率稳定性的失效分析

本文对频率稳定性不良的石英谐振器进行了失效分析，并利用扫描电子显微镜观察了石英晶片电极银膜层的显微形貌，分析了石英晶片银膜层不连续和附着差的原因，提出了改进措施，使石英晶片银膜层的合格率显著提高。     

晶体振荡器用四电极石英谐振器

通常调整晶体振荡器的振荡频率是，通过石英谐振器串联的负载电容进行。由于石英谐振器和负载电容与振荡频率的关系是非线性的，所以在频率调整前后，因负载电容引起的频率变化不同，因此，对ＴＣＸＯ和ＶＣＴＣＸＯ等因老化带来的频率怀因负载电容变化引起的振荡频率化进行校正时，由于在补偿电路上设定的频率补偿量补偿前后各异１，所以导致特性发生变化。     

石英单基多谐振器力敏特性与加力方位的关系

根据石英晶体振动理论及力敏特性，在同一圆形晶体基片上设计制作了多个石英晶体谐振器。采用对径加力的方式，研究了这种石英单基多谐振器的力敏特性与加力方位的关系，并与传统的单基单电极谐振器的力敏特性进行了比较。实验结果表明，同一晶体基片上不同位置的谐振器的力敏特性与加力方位密切相关；选择适当的加力方位，可使多电极结构的谐振器的力-频转换系数优于单电极谐振器的力-频转换系数。     

石英单基多谐振器力敏特性与加力方位的关系

根据石英晶体振动理论及力敏特性,在同一圆形晶体基片上设计制作了多个石英晶体谐振器.采用对径加力的方式,研究了这种石英单基多谐振器的力敏特性与加力方位的关系,并与传统的单基单电极谐振器的力敏特性进行了比较.实验结果表明,同一晶体基片上不同位置的谐振器的力敏特性与加力方位密切相关;选择适当的加力方位,可使多电极结构的谐振器的力-频转换系数优于单电极谐振器的力-频转换系数.     

单基多电极石英晶体谐振器的力-频特性

利用有限元法分析了同一圆形晶体基片上不同区域的应力分布,通过蒸镀电极的方法证实了理论分析结果的正确性。在此基础上,根据晶体振动的限波理论,设计制作了单基多电极石英晶体谐振器,由此构成的差频式力敏感元件的力-频灵敏度系数可达251.9 Hz/N,输出特性非线性度小于0.5%满刻度(FS)。     

鼓形AT-切石英谐振器的力频特性

讨论了鼓形ＡＴ－切石英谐振器的力频特性。理论基础是初始有限变形上叠加弹性增量变形,并且使用了Ｍｉｎｄｌｉｎ所提出的把应变应力展开成板厚的级数的方法。在把三维运动方程简化为二维运动方程后。推导了带有电极的ＡＴ－切石英谐振器的运动微分方程。为了得到鼓形ＡＴ－切石英谐振器的Ｒａｔａｊｓｋｉ系数,在计算石英片在初始应力作用下的应力应变分布时考虑了石英各向异性的特性。将计算结果与其他研究者的实验和理论结果进行了比较。     

薄圆片石英晶体应力分布及谐振器力频实验

利用ANSYS有限元理论模型分析AT切石英晶体受沿x轴方向的对径力作用时晶片内的应力分布情况,并计算三电极位置处的应力变化比值。测试了三电极谐振器的基频振荡频率,并计算其相应的力频系数。通过比较ANSYS仿真分析的结果和实验所得结果,表明ANSYS仿真分析计算结果与实验结果基本一致,从而证明ANSYS仿真分析是可行的。因此,在同一晶体基片上设计谐振器时,可借助有限元分析手段,根据晶片内的应力分布情况,在有限空间范围内初步选择应力变化差异较大的位置设置电极,以此获得力频敏感特性显著的集成式石英晶体谐振器。     

四硼酸锂晶体圆片的加工与表征

介绍了坩埚下降法生长的优质四硼酸锂晶体（ＬＢＯ）７６ｍｍ（３英寸）标准圆片的加工工艺，讨论了ＬＢＯ圆片的质量。研究表明，所得ＬＢＯ圆片能够满足目前ＳＡＷ器件制作的要求     

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。     

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。     

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。     

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。