3. ТИПЫ ВИБРАЦИОННЫХ ПРИБОРОВ
В настоящее время проектируют и изготовляют вибрационные приборы следующих типов, генераторы (эталонные, опорные, перестраиваемые и 
частотные фильтры (полосовые, нижних частот, верхних частот, режекторные, перестраиваемые и др.), частотные детекторы; умножители и делители частоты; модуляторы; трансформаторы; устройства кратковременной памяти (ультразвуковые линии задержки и 
усилители (параметрические, электроакустические и 
звукозаписывающую и звуковоспроизводящую аппаратуру; эхолокациоиную аппаратуру; акустооптическую аппаратуру (модуляторы, сканеры, видеоэкраны); вискозиметры; гироскопы, измерители углевых скоростей и ускорений; датчики кажущихся линейных ускорений; измерители угловых и линейных перемещений; измерители сил и моментов; приборы для измерения массовых плотностей жидких и газообразных сред; приборы для измерения температуры; приборы для измерения давлений и многие другие [9, 12, 15].
Из краткого перечисления видно, что многообразие вибрационных приборов чрезвычайно велико. Сведения об этих приборах можно найти в многочисленных научно-технических публикациях, часть из которых указана в списке литературы. Наиболее перспективные и широко распространенные из вибрационных приборов имеют в основе своей конструкции кварцевые резонаторы.
Современные конструкции кварцевых резонаторов 
обеспечивают суточную нестабильность частоты до 
будучи устройствами малой мощности, наилучшим образом подходят для микроминиатюризации. Поэтому в настоящее время интенсивно ведутся работы по созданию 
малых габаритных размеров, способных функционировать в жестких эксплуатационных условиях. Современный уровень развития пьезокварневой техники позволяет изготовлять прецизионные 
с нестабильностью до 
за сутки, что близко к теоретическому пределу, обусловленному электрофизическими свойствами кварца.
Развитие техники стабилизации частоты и частотной селекции, так же как и развитие многих других вибрационных приборов, идет по пути создания многокомпонентных интегральных пьезоэлектрических микроэлектронных устройств, в которых 
конструктивно объединены с микросхемой (микроэлектронные кварцевые генераторы, интегральные пьезоэлектрические фильтры, электронные часы и др.). В целях микроминиатюризации аппаратуры разрабатывают и изготовляют также многоэлектродные и многочастотные 
В последних на одной общей пластине кварца (пьезоэлементе) расположены на определенном расстоянии две, три пары электродов и более, образующих изолированные друг от друга резонаторы со степенью механической развязки более 40 дБ, что основано на использовании явления захвата (локализации) энергии колебаний сдвига по толщине в подэлектродной области (между парой электродов).
В измерительной технике основное применение находит низкотемпературная модификация кварца — а-кварц, устойчивая до температуры около 573 °С. Кварц относится к числу весьма твердых минералов (твердость 7 по десятибалльной шкале, плотность 
В настоящее время производят синтетические кристаллы кварца, практически не уступающие по своим качествам природным. СССР занимает в этом производстве одно из ведущих мест.
Кристаллическая структура кварца 
построена на основе кремнекислородных тетраэдров 
с четырьмя ионами кислорода в вершинах и едним ионом кремния в центре. Тетраэдры несколько деформированы — расстояния иона кремния от одной пары вершин тетраэдра составляют 1,61 А, а от другой 1,62 А. Спирали из сцепленных вершинами тетраэдров 
образуют винтовую структуру (винтовой мотив) по оси 
с пустотами в центре утроенной гексагональной элементарной ячейки, на которую приходится три «молекулы» из состава 
В кремнекислородном тетраэдре кристалла кварца каждый ион 
обладающий положительным зарядом 
связан с четырьмя ионами О, каждый из которых обладает отрицательным зарядом 
и связывает два иона 
Заряды всех ионов кристаллической решетки взаимно компенсируются, и в целом она электрически нейтральна.
Рассматривая каждую пару ионов О как квазичастицу, имеющую заряд 
можно представить элементарную структурную ячейку кварца в упрощенном виде (рис. 1, а), удобном для демонстрации смещения электрических зарядов в кристалле кварца при его механической деформации (рис. 1,б и в).
Рис. 1. Упрощенная структура ячейки кварца 
и схема образования пьезоэлектрического эффекта 
и в)
Предположим, что эта ячейка подвергается воздействию внешней силы в направлении электрической оси X (рис. 1, б). Тогда ион 
сдвинется внутрь и расположится между ионами О 2 и 6, и анион 
между ионами 
и 5. Вследствие этого на одной поверхности возникнет положительный заряд, а на другой — отрицательный, т. е. будет иметь место прямой пьезоэффект. Пользуясь приведенной моделью структурной ячейки, можно объяснить возникновение и обратного пьезоэффекта.
При воздействии на специально обработанный кристалл кварца определенной формы и геометрических размеров (стержень, пластину, линзу и т. п.) переменного электрического поля с частотой, равной или близкой к частоте его собственных механических колебаний, в кристалле возникают резонансные механические колебания. Благодаря прямому пьезоэффекту эти колебания обусловливают весьма интенсивные электрические колебания, которые используют для создания замкнутой электромеханической автоколебательной системы — кварцевого генератора.
Кварцевые резонаторы 
изготовляют на весьма широкий диапазон частот (от единиц килогерц до сотен мегагерц), для чего применяют кристаллы (пьезоэле-менты) кварца, вырезанные из кристаллического моноблока (монокристалла) под различными углами относительно его кристаллофизических осей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
(см. скан)
