石英晶體單元用作晶體濾波器中的選擇性元件.在圖1等效電路的約束下,濾波器設計技術(shù)可以為帶通或帶阻濾波器提供一系列特性.晶體濾波器表現(xiàn)出低插入損耗、高選擇性和優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性.

濾波器晶體被設計成在工作區(qū)域只有一個強諧振,所有其他響應(不想要的模式)盡可能衰減.能量俘獲理論的應用,可以提供這樣一種反應.如果根據(jù)該理論選擇電極尺寸和厚度,主響應的能量被捕獲在電極之間,而不需要的模式未被捕獲并向晶體諧振器的邊緣傳播,在那里它們的能量被耗散..托恩main和阿瑟•巴拉托有可能制造出相對于主響應具有40分貝以上不需要的模式衰減的自動調(diào)諧濾波器晶體.

由壓電陶瓷制成的濾波器,通常由壓電陶瓷組成,覆蓋大約50赫茲到10赫茲以上的范圍.與石英濾波器一樣,這些器件從簡單諧振器到多電極諧振器,再到耦合器件.PZTs具有高耦合系數(shù)和中等的Q值,允許在中高帶寬應用中使用這些器件.陶瓷濾波器比石英晶體濾波器具有更差的頻率對溫度和長期穩(wěn)定性.

聲表面波帶通濾波器用于電視接收機中頻電路等應用中.這種濾波器可以提供60dB以上的阻帶抑制,帶內(nèi)響應平坦至0.1dB.聲表面波器件還可以執(zhí)行信號處理功能,例如可以由色散濾波器和反射陣列壓縮器(RAC)濾波器執(zhí)行的脈沖壓縮和旁瓣抑制,啁啾變換可以提供輸入信號的傅立葉變換.

b.傳感器和換能器

盡管在石英晶體器件的頻率控制和定時應用中,元件被設計成對環(huán)境盡可能不敏感,但是由石英晶體(和其他壓電材料)制成的諧振器也可以被設計成對環(huán)境參數(shù)(例如溫度、質(zhì)量變化、壓力、力和加速度)高度敏感.諧振器對質(zhì)量負載的敏感性已經(jīng)在化學和生物傳感器中得到利用.壓電諧振器的傳感器應用是1997年[IEEE國際頻率控制研討會特別會議的主題,也是IEEE超聲、鐵電和頻率控制事務特刊[78]的主題.

石英晶體換能器可以展現(xiàn)出無與倫比的分辨率和動態(tài)范圍.例如,一個商用“石英壓力計”的分辨率為1ppm,即76兆帕時為60帕(11,000磅/平方英寸時為0.01磅/平方英寸),滿量程精度為0.025%.石英溫度計可以在很寬的溫度范圍內(nèi)提供微小的分辨率和毫度的絕對精度.石英吸附檢測器可以檢測lo-l2g的質(zhì)量變化.石英加速度計/力傳感器能夠全量程分辨10m7至lo-.

壓電陶瓷也用于傳感器.在一些應用中,陶瓷(例如鋯鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛的各種成分)優(yōu)于石英和其他單晶壓電體,因為它們更高

頻率控制設備

壓電耦合,施加力時會產(chǎn)生更大的信號.例如,陶瓷被用在一些加速度計中,其中質(zhì)量的加速度對壓電陶瓷施加壓縮或剪切力.信號調(diào)理電路通常是器件的一部分,它必須放大通常來自高阻抗源的小信號..