[发明专利]用于石英晶体谐振器温度计的石英晶体板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于石英晶体谐振器温度计的石英晶体板及其制备方法，石英晶体板，其切型表示为(yxwl)φ_l/θ_l，其中：y表示初始板的厚度方向平行y轴，x表示初始板的长度方向平行于x轴，w表示绕着板宽度轴逆时针旋转φ_l角度，得到第一次旋转后的板，l表示再绕着第一次旋转后的板的长度方向逆时针旋转θ_l的角度，得到第二次旋转后的板，特点是：14.7°＜φ_l＜17.8°，5.6°＜θ_l＜11.5°，优点在于通过选择特定的石英晶体板的切型，使切割得到的石英晶体板具有在较宽的范围内具有良好的线性温频关系，可以用于制备石英晶体谐振器温度计。

技术领域

本发明涉及一种石英晶体板，具体涉及一种用于石英晶体谐振器温度计的石英晶体板及其制备方法。

背景技术

石英谐振器是利用石英晶体的逆压电特性将机械振动转化为精确、稳定频率的交流电信号的电子器件，它等效于电子振荡电路，常用于精确计时和频率控制。石英晶体谐振器的核心部件是一块石英晶体板，它由精准切割人工生长的石英晶体得到。因为石英晶体是典型的各向异性材料，因此不同的切割角度会引起晶体板性能的改变，具体来说，特定的切割角度称为切型。

由于石英晶体板的机械振动十分稳定，并且石英又具有压电效应，其机械振动可以通过外加特定频率的交变电流进行激发，从而输出稳定的交流信号源。

石英谐振器产生的信号的频率十分精确，细微条件的改变就会引起谐振器频率的变化。当环境温度发生变化时，谐振器的频率就会产生细微的漂移，即我们所熟知的温度-频率关系，也非常容易检测。不同的石英晶体切型的谐振器会具有不同的温频关系，对于用于计时和频率控制的谐振器而言，希望工作频率不受环境温度的影响，这样就可以获得频率和性能稳定的谐振器。这样的石英晶体谐振器的常用切型的有AT切和SC切。

但是，也存在一些特定的石英晶体切型，其制成的谐振器的频率会随着温度产生显著线性变化。很明显，这类谐振器可以用做温度传感器。当环境温度改变时，通过测量谐振器的频率变化，根据已知的温度频率关系，从而可以推断出温度的变化，最后就能精确得到实际温度了。

基于这个思想，人们已经找到了一些具有较好的线性温频关系的石英晶体切型，比如D.L.Hammond和A.Benjaminso在其论文“The Linear Quartz Thermometer--a NewTool for Measuring Absolute and Difference Temperatures, Hewlett-PackardJournal,Vol.16,No.7,pp.1-7,1965.”(线性石英温度计——一种测量绝对和变化温度的新工具)中发现的LC切和M.Nakazawa在其论文“Studies of Stress Compensated QuartzResonators with Ultralinear Frequency-temperature Responses,Journal ofApplied Physics,Vol.60,No.10,pp.3765-3771,1986.”(具有超线性温频响应和应力补偿的石英谐振器研究)发现的NLSC切。因为石英晶体谐振器的频率精度很高，因此制造出来的温度计的测量精度也会很高。以LC切温度计为例，温度测量精度达到0.0001℃，这么高的精度是其他温度测试技术无法企及的。