[发明专利]通过形状记忆金属得以热补偿的谐振器

说明书

技术领域

本发明涉及一种游丝摆轮或音叉类型的热补偿谐振器，其使得可以制造时基或频率基，该谐振器的一阶或甚至二阶温度系数基本上为零。

背景技术

欧洲专利文献EP1422436公开了一种由硅形成且涂覆有二氧化硅的游丝，以便使温度系数在COSC认证过程温度附近——即，在+8℃和+38℃之间——基本上为零。类似地，文献WO2008-043727公开了一种MEMS谐振器，该谐振器在相同的温度范围内具有其杨氏模量变化小的类似性能。

然而，在上述文献中频率的变化根据应用需要复杂的校正。例如，对于能够得到COSC认证的电子石英表，必须根据温度测量实施电子校正。

发明内容

本发明的目的是，通过提出一种至少一阶温度系数得到热补偿的谐振器来克服上述全部或部分缺点。

因此，本发明涉及一种热补偿谐振器，该谐振器包括在使用时变形的体部，所述体部的芯由第一材料制成，所述谐振器的特征在于，所述体部的至少一部分包括由形状记忆金属制成的至少一层涂层，所述涂层的作为温度的函数的杨氏模量变化与用于所述芯的第一材料的杨氏模量变化符号相反，以允许所述谐振器具有作为温度的函数的频率变化，所述函数的至少一阶系数基本上是零。

有利地，根据本发明，使用时变形的谐振器体部可以包括用于补偿一阶或两阶的单个涂层。因此，根据涂层材料的尺寸和各阶的符号，计算出涂层的厚度，以便补偿至少第一阶。

根据本发明的其它有利特征：

-体部的芯包括玻璃、金属玻璃、工业陶瓷、陶瓷玻璃、掺杂的或不掺杂的单晶硅、掺杂的或不掺杂的多晶硅、或者石英；

-所述至少一层涂层包括基于Cu-Zn、Co-Ni、Ni-Ti或Cu-Al的合金；

-所述体部包括基本上四边形形状的截面，所述体部的各面成对相同；

-所述体部包括基本上四边形形状的截面，所述体部的各面完全覆盖有涂层；

-所述至少一层涂层形成抵御湿气的屏障；

-所述至少一层涂层是顺磁性或反磁性的；

-所述体部是自身盘绕以形成游丝并联接至飞轮的条；

-所述体部包括对称地安装以形成音叉的至少两个条。

最后，本发明还涉及一种时基或频率基，例如钟表，其特征在于，它包括至少一个根据前述变型方案中的任一方案的谐振器。

附图说明

从下面参照附图经由示例以非限制性方式给出的描述中，可以更清楚地发现本发明的其它特征和优点，其中：

图1是游丝摆轮谐振器的一部分的透视图；

图2是图1的螺旋游丝的截面图；

图3和图4是根据本发明的谐振器的截面的替代方案；

图5是音叉类型的谐振器的总体透视图；

图6和图7是根据本发明的谐振器的截面的替代方案。

具体实施方式

如上所述，本发明涉及一种包括谐振器的钟表，所述谐振器可以是游丝摆轮或音叉类型的。然而，本领域技术人员可以根据下文给出的启示无过多困难地实现针对谐振器的其它应用。

通过定义，谐振器的频率的相对变化遵循下列关系：

式中

是频率的相对变化（ppm或10^-6）；

-A是取决于参考点的常数（ppm）；

-T₀是参考温度（℃）；

-α是一阶温度系数（ppm·℃^-1）；

-β是二阶温度系数（ppm·℃^-2）；

-γ是三阶温度系数（ppm·℃^-3）。

此外，热弹性系数（CTE）表示杨氏模量随温度的相对变化。因此，下面使用的术语“α”和“β”分别表示一阶温度系数和二阶温度系数，即，谐振器的频率随温度的相对变化。术语“α”和“β”取决于谐振器体部的热弹性系数（thermoelastic coefficient）和所述体部的膨胀系数。此外，术语“α”和“β”也考虑到可能分开的惯性块——例如用于游丝摆轮谐振器的摆轮（形成飞轮）——所特有的系数。

由于必须维持用于时基或频率基的整个谐振器的振荡，因此热依赖性也包括对维持系统的可能的贡献。

因此，最重要的参数是热弹性系数（CTE），不应将其与作为“热膨胀常数”的英文缩写CTE混淆，热膨胀常数涉及膨胀系数。