20世紀20年代初,國外第一臺石英晶體振蕩器問世。隨著科學技術的發(fā)展,國內(nèi)外晶體振蕩器性能越來越優(yōu)異,應用領域也越來越廣泛。其中在傳感器技術領域的應用就是一個典型的例子。在水平姿態(tài)傳感器領域中,雖然有電阻應變式、半導體壓阻式、電容式、電磁式、光纖式、振弦式、硅諧振式以及石英諧振式等各種形式。但是數(shù)字式壓電石英水平傳感器以其精度高、響應快、數(shù)字輸出、線性度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強,以及無活動部件和反饋回路等特點而成為現(xiàn)代傳感器發(fā)展中的重點。
石英晶體諧振器的開發(fā)和利用,拓寬了電子技術的應用領域。高精尖電子設備中的振蕩器,幾乎都采用石英晶體振蕩器。石英晶體是硅石的一種。天然和人工制造的石英晶體都是六角椎體,具有各向異性的物理特性。按其自然形狀有三個對稱軸,電軸X,機械軸Y,光軸Z。石英晶體諧振器中的各種晶片,就是按與各軸不同角度,切割成正方形、長方形、圓形、或棒形薄片。不同切片的晶片振動形式不同,性能不同。為了把晶體切片接入電路,必須將晶片裝置在支架上,并引出接線,然后封裝在真空玻璃外殼或金屬外殼內(nèi)。
當在某一切型晶片兩面沿某一方向施加機械壓力。受力的兩面上就產(chǎn)生等量異號電荷，其值與機械壓力所產(chǎn)生的形變成正比，若機械力是張力，則兩表面產(chǎn)生的電荷符號與壓力時相反，這種效應稱為正壓電效應；在晶片兩面加上電壓后，便產(chǎn)生機械形變，晶片將伸縮、彎曲、切變、扭轉(zhuǎn)等，這種效應稱反壓電效應。
泛音晶體一塊一定尺寸和形狀的晶片，既可以在基頻上諧振，也可以在更高的基頻奇次諧頻上產(chǎn)生諧頻諧振。通常把利用石英晶片的基頻諧振的諧振器，稱為基頻諧振器；利用石英晶片的諧頻諧振的諧振器，稱為泛音諧振器。用于高頻的石英晶振，一般采用厚度切變的振動型式，其諧振頻率與厚度成反比，頻率越高，厚度越薄，機械強度越差。利用石英晶體的泛音型工作，就是用其基頻的奇次諧頻電壓激勵，產(chǎn)生壓電諧振現(xiàn)象。采用泛音晶體，可不減小晶片厚度，而得到頻率很高且穩(wěn)定的諧振頻率。目前已有數(shù)十次泛音晶體，振蕩頻率高達數(shù)百兆赫。理論上，同一晶體在基頻和奇次諧頻上都可激勵，但在實際制作中，專門根據(jù)用途制作基頻或泛音石英晶體。它們的等效電路相同，而參數(shù)不同。在串聯(lián)、并聯(lián)型電路上都可工作。但振蕩頻率較高時,常用串聯(lián)振蕩型電路。
                                                                                                                                     作者：兆現(xiàn)電子