ООО «СКТБ ЭлПА»

  • Полный экран
  • Широкий экран
  • Узкий экран
  • Увеличить шрифт
  • Шрифт стандартный
  • Уменьшить шрифт

SCTB ElPA ltd. address: 20-b Ribinskoe shosse, Uglich of Yaroslavl region, 152613 Russia
Phone/Fax: +7-(48532) 546-74; 533-53 E-mail: info@sktbelpa.ru

 
E-mail Print PDF
User Rating: / 2
PoorBest 
NO TRANSLATIONS AVAILABLE

 

Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы и их применение в датчиках


 Пьезоэлектрический резонатор представляет собой электромеханическую систему, в которой используется явление прямого и обратного пьезоэффекта, которая обычно выполнена в виде двухполюсника, объединяющего системы электрического возбуждения механических колебаний и съема электрического сигнала, пропорционально их амплитуде. В виду целого ряда свойств одним из самых распространенных пьезоэлектриков, применяемых в пьезоэлектрических резонаторах, является пьезокварц. Кварцевые резонаторы имеют высокую добротность 107 и более, кратковременную и долговременную стабильность 10-4 до 10-7 , практически отсутствует гистерезис при механических, температурных и электрических воздействиях.

 В виду бурного развития радиоэлектронной промышленности в последние десятилетия кварцевые резонаторы нашли широкое применение в генераторах стабильной частоты.

 Опорные кварцевые резонаторы на стандартные частоты от 32 кГц до 12 МГц выпускаются несколькими предприятиями, в том числе и ООО "СКТБ ЭлПА" (г. Углич), но в последнее время спросом стали пользоваться миниатюрные опорные резонаторы. ООО "СКТБ ЭлПА" освоено производство миниатюрных:

- камертонных кварцевых резонаторов на частоты от 32 до 320 кГц в корпусах Ø1,5х5 и Ø2х6 мм.;

- полосковых резонаторов на частоты от 3,5 до 12 МГц в корпусе Ø3х10, с характеристиками не уступающим зарубежным аналогам см. рис. 1.

tempstab_rk206tempstab_rk308


Рис. 1

 Миниатюрные кварцевые резонаторы изготавливаются не только механической обработкой, но и групповым методом фотолитографии, который позволяет получить кварцевые детали сложной формы, включая мезаструктуры с воспроизводимостью размеров до 1 мкм.
 СКТБ разработаны и изготовлены опытные образцы микроминиатюрного опорного резонатора для поверхностного монтажа на частоту 256 кГц, в кварцевом корпусе 3,3(4,3)х1,7х0,65(0,4) мм. Есть возможность изготавливать такие резонаторы на диапазон частот от 32 до 256 кГц.
 Развитие современной цифровой электроники сделало более доступным применение датчиков с частотным или кодовым выходом для создания измерительных систем управления технологическими процессами, контроля параметров окружающей среды, создания образцовых средств измерений. На основе кварцевых резонаторов различных срезов СКТБ выпускаются прецизионные резонаторы-датчики температуры, давления, усилия, ускорения.
Чувствительным элементом датчика температуры является камертонный кварцевый резонатор термочувствительного среза, который помещен в корпус размером Ø2х6 мм. Данная конструкция имеет малые габаритные размеры и малую постоянную времени тепловой инерции (до 5 секунд). Также есть варианты датчиков температуры в том же корпусе, но с еще меньшей постоянной времени, что достигается заполнением внутри-корпусного пространства инертными газами. Характеристики термочувствительных резонаторов приведены в таблице 1.

 


Характеристика

Тип резонатора

РКТ206

РКТВ206

Номинальная частота, кГц

32 .. 39

32 .. 39

Чувствительность, Гц/ºС

1,9

2


Динамическое сопротивление, при температуре 25 ºС, кОм


<75


<70

Интервал рабочих температур, ºС

-55 .. +100

-55 .. +370

Градуировочная  характеристика   резонаторов  описывается  полиномом  второй   или третьей степени (погрешность аппроксимации в среднем – сотые доли градуса).

fT = f0 + A1(TT -T0)+ A2(TT -T0)2

 Особенностью конструкции высокотемпературных кварцевых резонаторов РКТВ является применение в заделке высокотемпературного припоя и легкоплавкого стекла, что обеспечивает высокую предельную температуру и стабильность. В настоящее время ведется разработка высокотемпературных термочувствительных резонаторов с верхним пределом температуры выше +500 °С, на основе галлосиликата лантана.

 

Detect language » English

 ООО "СКТБ ЭлПА" выпускаются прецизионные манометрические кварцевые резонаторы абсолютного и избыточного давления РКМА-Р и БРКМ-Р, в которых применяются кварцевые силочувствительные резонаторы, представляющие из себя сдвоенный камертон ПС 27-40, полученный методом фотолитографии.

 Особенностью конструкции является то, что силочувствительный резонатор крепится легкоплавким стеклом на кварцевую мембрану того же среза, что обеспечивает высокую прочность в широком диапазоне измеряемых давлений, малый воспроизводимый уход частоты в рабочем температурном диапазоне, малый гистерезис барочастотной характеристики (БЧХ), малый уход ноля, высокую разрешающую способность.

 Основные технические характеристики РКМА и БРКМ представлены в таблице 2.

 


Характеристика

Тип резонатора

РКМА-Р

БРКМ-Р 

Номинальная частота, кГц

30 .. 45

30 .. 45 

Интервал рабочих давлений, МПа

7х10-5 .. 100

0.1 .. 25 

Чувствительность, Гц/МПа

20000 .. 42

5500 .. 58 

Гистерезис БЧХ, %

<+0.02

<+0.02 

Интервал рабочих температур, 0С

-55 .. +80

-55 .. +80 

Функциональная температурная погрешность, в диапазоне рабочих температур, %

<±1

<±1 

Изменение частоты в год, % (уход ноля)

<+0.02

<+0.02 

Динамическое сопротивление, кОм

<200

<200


 Градуировочная  характеристика   резонаторов   описывается   полиномом  второй   или третьей степени (погрешность аппроксимации не более 0.05% и 0.02% соответственно).

f(р) = A0' + A1' P + A2 P2

 Для компенсации температурной погрешности температурно-частотная характеристика описывается так же полиномом второй или третьей степени (см. пример рис. 2).

fp(t) = f0 + A1(TT -T0 )+ A2(TT -T0 )2

 

tempstab_rkma
рис. 2

 

 Манометрические резонаторы выпускаются с верхним пределом измерений абсолютного давления в соответствии с рядом: 0,1; 0,2; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10,0; 16,0; 25,0; 100,0 МПа. Допускается кратковременная перегрузка давлением в 130% от верхнего предела измерения, в настоящее время ведутся испытания новых конструкций РКМА, позволяющих выдержать кратковременную перегрузку в несколько сотен %.

 

 Габаритные размеры стандартного РКМА 25х23х(3 .. 8) мм., но есть малогабаритное исполнение РКМА в корпусе 12х11х1, который имеет меньшую чувствительность и чуть большее динамическое сопротивление. Манометрические кварцевые резонаторы имеют несколько исполнений: дополнительная крышка, для температурной развязки; дополнительная крышка со штуцером, делает возможным подачу измеряемого давления через штуцер (до 0,2МПа) или подачу атмосферного давления при измерении избыточных давлений.

 

 Благодаря своим высоким метрологическим характеристикам по сравнению с датчиками давления на полупроводниковых чувствительных элементах и относительно небольшой цене, манометрические кварцевые резонаторы находят применение в высокоточных приборах. На основе кварцевых манометрических резонаторов РКМА-Р и температурных резонаторов РКТ206 и РКТВ206 нашими партнерами выпускаются преобразователи давления с компенсированной температурной погрешностью класса точности 0,1%; 0,06% и 0,03%. Мы так же разрабатываем и выпускаем ряд преобразователей температуры, давления и температуры, планируется выпуск преобразователя влажности и температуры.

 

 Манометрические резонаторы могут найти широкое применение в цифровых приборах измеряющих: давление; скорость; расход; массу; уровень и др.

 

 Нельзя обойти вниманием высокочастотный силочувствительный элемент ЭПКВ-10М, который нашел массовое применение в силочувствительных балках весов. Достоинствами этого элемента является его высокая стабильность, чувствительность 3,5 Гц/г, низкое сопротивление <30 Ом на воздухе, низкая цена.

  Потребность в датчиках с частотным выходом постоянно растет, этому способствует постоянно расширяющиеся области их применения, высокие метрологические характеристики, рентабельность их серийного производства. Используя многолетний опыт производства кварцевых резонаторов и датчиков на их основе, предприятие ООО "СКТБ ЭлПА" постоянно совершенствует имеющиеся резонаторы и датчики, а так же разрабатывает новые конструкции.


Авторы: Поляков А.В., Заднепрянный И.Е., Поляков В.Б. 

 


Поделиться статьёй? / Share article?

Subscribe to news RSS 2.0

rss2_2_05

Please enter your email:


Exchange Rates 29.09.2016
1 Доллар США 63.9509 0.2588
1 Евро 71.5738 -0.0671
10 Украинских гривен 24.7584 0.0715

Statistics


mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterСегодня480
mod_vvisit_counterВчера665
mod_vvisit_counterНа этой неделе1869
mod_vvisit_counterНа прошлой неделе4597
mod_vvisit_counterВ этом месяце17315
mod_vvisit_counterЗа прошлый месяц14368
mod_vvisit_counterВсего595750

На сайте (За последние 20 мин.): 13
ВашIP: 54.160.198.60
,
Сегодня: 28 Sep, 2016

Our partners

Banner
Banner
Banner
Banner
Banner
Banner
Banner
Banner
Banner
Banner

ВЫ НА СТРАНИЦЕ: Тех.поддержка Тех. поддержка Articles. Subject scope. Experiments. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы и их применение в датчиках
Copyright © 2016 ООО «СКТБ ЭлПА». All Rights Reserved. SKTBELPA.RU. Joomla! is Free Software released under the GNU/GPL License.