[发明专利]小型压电音叉谐振器

说明书

技术领域

本发明涉及压电音叉谐振器，更具体地讲，本发明涉及在诸如钟表制造、信息技术、远程通信以及医疗领域的很多领域中频繁用于制造便携电子设备的频率发生器的小尺寸音叉谐振器。

背景技术

在通过引用并入此处的现有技术文档美国专利7，626，318中，已公开了这种小尺寸的压电谐振器。附图1为这一现有技术文档的图1的复制。参照该图，可以看出，所描绘的音叉谐振器1由基底4和两个从基底延伸的振动臂2，3形成。按人们所熟悉的方式，每一个臂承载形成在主相对表面上的中心电极和沿每一臂侧面的侧电极的金属化部分5，6。把一个臂上的中心电极连接到另一个臂上的侧电极，并且连接到振荡器电路的一端。按同样的方式，把另一个中心电极和侧电极连接到振荡器电路的另一端。振荡器电路为被设置为向电极提供致使臂按所希望的基本频率振动的振荡电流的电路。

在每一个臂中提供了凹槽7，8。就臂的厚度而言，凹槽内中心电极的设置增强了压电耦合。对于具有相同尺寸的谐振器，就给定的谐振器质量系数而言，耦合的增强导致等效电阻的减小，从而导致谐振器的功耗降低。相反，对于相同的等效电阻，凹槽的存在允许谐振器尺寸的减小。实际上，凹槽的使用使制造具有相同给定谐振频率的高度小型化的谐振器成为可能。

然而，最小化存在限制。实际上，理论表明，如果振动臂的长度为L并且振动臂的宽度为W，则基本谐振频率趋向于类似W/L²地表现。从而可知，对于给定谐振频率，臂的长度越短，其宽度必定越窄。结果是，在小于一定的尺寸的情况下，必定使振动臂窄到使得弹性活跃压电材料的体积的减小与质量系数的不可接受的降低相关联。尽管如此，为了实现更高程度的小型化，以上所提到的现有技术文档还教导了：每个振动臂终止于一个称为鳍肢的放大的部分9，10中。鳍肢具有在给定长度的情况下降低频率的效果，从而允许在相同给定频率的情况下采用更短的振动臂。

本发明的一个目的旨在提供一种小型化程度高于现有技术谐振器，但未过度降低质量系数或者增加等效电阻的压电谐振器。

发明内容

本发明通过提供一种根据所附权利要求1所述的压电音叉谐振器，实现了上述目的。

根据本发明，旨在经由链接部分把压电谐振器安装在支架上。这一设置意味着两个音叉形部分均由它们的振动臂之一的尖端加以固定。这与标准情况不同，根据标准情况，通常经由交叉部分在中间固定单个音叉。另外，由于每一个音叉形部分的两个振动臂以相反的相位振动，所以当同一个音叉形部分的两个振动臂弯曲时，两个臂对总位移的各自贡献累加。实践中，这意味着，在一次振荡期间未被固定的振动臂的尖端的移动幅度约为通过交叉部分按通常方式固定音叉时的两倍。换句话说，当通过一个臂的尖端固定时，每一个音叉形部分按类似于单个振动臂的约两倍长的方式来表现。这一特性与人们所熟悉的在中间固定音叉的情况不同，在该熟悉的情况中，两个臂的各自贡献互相补偿。

因此，本发明的优点在于，对于相同的谐振频率，可以使音叉形部分的臂缩短大约二分之一。这可以解释为谐振器的长度明显缩短。

附图说明

当阅读以下的描述时，本发明的其它特点与优点将变得十分明显，以下的描述仅以非限制性示例并参照附图给出，其中：

图1示出了现有技术的压电音叉谐振器；

图2为根据本发明的一个具体实施例的压电音叉谐振器的平面图；

图3a和3b分别为图2的压电音叉谐振器的顶视图和底视图，示出了形成两组电极的金属化部分；

图4为图2的谐振器的中线纵向截面透视图，谐振器安装在外壳内。

具体实施方式

以下，将参照图2、3a、3b以及4描述本发明的示例性实施例。在这一具体实施例中，通过通用的参照数字21表示的压电音叉谐振器包括第一和第二平面音叉形部分。每一个音叉形部分包含两个从交叉部分大体上沿同一个方向延伸的振动臂。特别参照图2，可以看出，一个音叉形部分的振动臂被分别表示为23a和25a，另一个音叉形部分的振动臂被分别表示为23b和25b，并且两个音叉形部分的交叉部分被分别表示为27a和27b。如图2中进一步示出的，两个音叉形部分并排设置在同一个平面中。在本示例中，音叉形部分互相对称和平行地设置。然而，应该意识到，根据本发明这不是一种必须的情况。而且，本示例的谐振器由单片压电材料制造，优选由石英制造。然而应意识到，根据其它实施例，所述组件可以替换地由非压电材料制造，例如由硅制造，并且被涂覆以压电薄膜。