一种石英晶体频率微调系统及装置的制作方法

1.本发明涉及石英晶体加工技术领域，具体为一种石英晶体频率微调系统及装置。


背景技术：

2.石英晶体谐振器以其优良频率稳定度、高q值、高振荡频率及体积小巧等特点,在军事、通讯、计算机、家用电器及各种工业电子设备中得到了广泛的应用，随着科学技术的不断发展对石英晶体谐振器精确度的要求越来越高精确调节石英晶体谐振器的频率是国内外研究和生产中的热点问题，为了提高石英晶体谐振器的精确度，就需要在生产过程中对石英晶体进行微调，通常采用的方式有激光刻蚀、离子蚀刻、磁控溅射等方式，是通过把能量传递到石英晶体表面膜层，使之与底层剥离来实现膜层的减薄和质量的改变，实现微调石英晶体频率的效果。
3.公开号为cn207351546u提供的一种石英晶体频率片质量检测装置，其通过将拾频器的检测端口设在上固定夹板和下固定夹板上，然后将石英晶体放置在上固定夹板和下固定夹板上进行检测，从而实现拾频器检测石英晶体频率，便于后期的微调，这也是目前石英晶体频率微调系统的常规设置，每次只能检测微调一片石英晶体，每次调整完毕后都要取下调整完的石英晶体，然后再安装上新的，石英晶体的尺寸较小，如此进行操作，效率十分的低，而且放置石英晶体时十分的麻烦。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种石英晶体频率微调系统及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种石英晶体频率微调系统，包括底座、转动铰接座、升降杆、滑动座、固定架、固定板、导通支架、连接插座、连接座、升降机构和角度调整机构，其中：
7.所述底座两侧对称固定有两个转动铰接座，两个所述转动铰接座的上端分别固定有相对设置的升降杆，所述升降杆上滑动安装有滑动座，所述两个滑动座之间固定有u形的固定架，所述固定架内侧设置有滑动槽，所述固定架的内侧底部固定有连接座，所述固定板前端设置有多个容纳槽，所述容纳槽内部固定有用于固定石英晶体并进行导电的导通支架，所述固定板底部固定有连接插座，所述固定板内部设置有连接电路，用于将每个容纳槽内部的导通支架独立的和连接插座电性连接，所述固定板通过滑动槽可拆卸的安装在固定架内，所述导通支架和连接插座位置相对应，且在固定板安装在固定架内时导通支架插在连接插座内；
8.所述升降杆上固定有升降机构，用于带动滑动座沿着升降杆进行运动，所述底座上固定有角度调整机构，用于带动升降杆围绕转动铰接座进行转动，调整倾斜的角度，所述固定架的后端固定有散热板，所述散热板上固定有继电器组、控制箱和通讯端口，所述控制箱内部固定有运动控制板和测量电路板，所述运动控制板、测量电路板均和通讯端口电性
连接，用于通过通讯端口和上位的计算机进行通讯，所述运动控制板和继电器组的控制端电性连接，用于控制继电器组的开闭从而选中相应的容纳槽内的石英晶体，所述连接座通过继电器组和测量电路板电性连接，所述测量电路板用于测量选中的石英晶体的谐振频率，所述升降机构、角度调整机构和运动控制板电性连接，用于在运动控制板的驱动下工作。
9.优选的，所述升降杆的前端固定有防护板，所述防护板上设置有与容纳槽相对应的透明窗口。
10.优选的，每个所述容纳槽内部的导通支架通过连接插座和连接座后，均和一个独立的继电器组内的继电器输入端连接，所述继电器组内的继电器输出端均并联在测量电路板上。
11.优选的，所述升降机构有升降电机、升降丝杆、升降块和升降编码器构成，所述升降杆上设置有镂空的升降槽，所述滑动座外侧固定有升降块，所述升降杆上端固定有升降电机，所述升降槽内部固定有可转动的升降丝杆，所述升降丝杆贯穿升降块并和升降块通过螺纹啮合连接，所述升降电机和升降丝杆同轴连接，所述升降电机上安装有与其同轴连接的升降编码器，所述升降电机和升降编码器与运动控制板电性连接。
12.优选的，所述角度调整机构由支撑板、倾斜电机、调整铰接座、螺纹套筒、调整丝杆、倾斜编码器和倾斜传感器，所述调整铰接座固定在散热板上，所述支撑板固定在底座上，所述倾斜电机固定在支撑板上，所述螺纹套筒一端固定在调整铰接座上，另一端通过螺纹连接有调整丝杆，所述调整丝杆另一端和倾斜电机转轴同轴连接，所述倾斜电机上安装有与其同轴连接的倾斜编码器，所述散热板上固定有倾斜传感器，所述倾斜电机、倾斜编码器和倾斜传感器与运动控制板电性连接。
13.优选的，所述测量电路板包括第一π网络、第二π网络、信号源、第一鉴相电路、第二鉴相电路、第一a/d转化模块和第二a/d转化模块，所述继电器组内的继电器输出端并联插入在第一π网络和第二π网络内，所述信号源和通讯端口、第一π网络和第二π网络电性连接，用于输出路频率、幅值可调的信号，经放大后分别输入到第一π网络和第二π网络，所述第一鉴相电路和第二鉴相电路分别与第一π网络和第二π网络电性连接，分别用于检测两个π网络的相位差，所述第一a/d转化模块一端与第一鉴相电路电性连接，另一端与通讯端口电性连接，所述第二a/d转化模块一端与第二鉴相电路电性连接，另一端与通讯端口电性连接，所述第一a/d转化模块和第二a/d转化模块分别用于将第一鉴相电路和第二鉴相电路测量的相位差转化为数字量并发送至通讯端口。
14.本发明另外还提供一种石英晶体频率微调装置，其中，所述频率微调装置包括频率微调系统、计算机、频率微调蚀刻设备和二维运动平台，所述频率微调系统采用上述的石英晶体频率微调系统，频率微调蚀刻设备固定在二维运动平台上，所述二维运动平台在计算机的控制下带动频率微调蚀刻设备运动，使得所述频率微调蚀刻设备的蚀刻端口朝向容纳槽，所述计算机和频率微调蚀刻设备电性连接，所述频率微调蚀刻设备用于在计算机的控制下进行工作，所述频率微调系统的通讯端口和计算机电性连接，所述频率微调系统在计算机的控制下进行工作。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.本发明通过在固定板的容纳槽内放置多个石英晶体，并通过升降机构调整固定板
的高度、通过角度调整机构调整固定板的倾斜角度，便于使用蚀刻设备对石英晶体进行调整加工，并且在加工时通过继电器组能够选择相应的石英晶体实时测量其振动频率，便于加工微调设备进行调整，由于继电器组的选择功能，每次可以一次性加工完一整个固定板上的石英晶体，实现对石英晶体的成批加工，提高加工的效率，而且固定板可拆卸的安装在固定架上，并通过连接插座和连接座的配合实现电性连接，在不影响使用功能的情况下，便于往固定板的容纳槽内放置石英晶体。
附图说明
17.图1为本发明整体正面分解结构示意图；
18.图2为本发明整体背面分解结构示意图；
19.图3为本发明中升降机构的结构示意图；
20.图4为本发明中角度调整机构的结构示意图；
21.图5为本发明整体结构示意图；
22.图6为本发明中运动控制板的控制系统示意图；
23.图7为本发明中测量电路板的系统示意图；
24.图8为本发明中第一π网络和第二π网络的电路结构示意图。
25.图中：1底座、2转动铰接座、3升降杆、31升降槽、4滑动座、5固定架、51滑动槽、6固定板、61容纳槽、7导通支架、8连接插座、9连接座、10升降机构、1001升降电机、1002升降丝杆、1003升降块、1004升降编码器、11角度调整机构、1101支撑板、1102倾斜电机、1103调整铰接座、1104螺纹套筒、1105调整丝杆、1106倾斜编码器、1107倾斜传感器、12防护板、13透明窗口、14散热板、15继电器组、16控制箱、17运动控制板、18测量电路板、1801第一π网络、1802第二π网络、1803信号源、1804第一鉴相电路、1805第二鉴相电路、1806第一a/d转化模块、1807第二a/d转化模块、19通讯端口。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例：
28.请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：
29.一种石英晶体频率微调系统，包括底座1、转动铰接座2、升降杆3、滑动座4、固定架5、固定板6、导通支架7、连接插座8、连接座9、升降机构10、角度调整机构11、防护板12、透明窗口13、散热板14、继电器组15、控制箱16、运动控制板17、测量电路板18和通讯端口19，其中：
30.所述底座1两侧对称固定有两个转动铰接座2，两个所述转动铰接座2的上端分别固定有相对设置的升降杆3，所述升降杆3可绕着转动铰接座2进行转动，所述升降杆3上滑动安装有滑动座4，所述两个滑动座4之间固定有u形的固定架5，滑动座4可在升降杆3上上下滑动，从而带动固定架5上下运动，所述固定架5内侧设置有滑动槽51，所述固定架5的内
侧底部固定有连接座9。
31.所述固定板6前端设置有多个容纳槽61，容纳槽61用于放置待微调的石英晶体，所述容纳槽61内部固定有用于固定石英晶体并进行导电的导通支架7，所述固定板6底部固定有连接插座8，所述固定板6内部设置有连接电路，用于将每个容纳槽61内部的导通支架7独立的和连接插座8电性连接，石英晶体放置在容纳槽61后，和导通支架7相接触，从而实现了和连接插座8电性连接，连接插座8内部集成有多个插针，连接座9内有与插针对应的插孔，每个容纳槽61内部的导通支架7均相互独立，互不干扰，所述固定板6通过滑动槽51可拆卸的安装在固定架5内，所述导通支架7和连接插座8位置相对应，且在固定板6安装在固定架5内时导通支架7插在连接插座8内，固定板6能够自由的进行取下，然后在容纳槽61内放置好石英晶体后在安放在固定架5内，并通过连接插座8和连接座9的配合实现电性连接，在不影响使用功能的情况下，便于往固定板6的容纳槽61内放置石英晶体。
32.所述升降杆3上固定有升降机构10，用于带动滑动座4沿着升降杆3进行运动，所述升降机构10有升降电机1001、升降丝杆1002、升降块1003和升降编码器1004构成，所述升降杆3上设置有镂空的升降槽31，所述滑动座4外侧固定有升降块1003，所述升降杆3上端固定有升降电机1001，所述升降槽31内部固定有可转动的升降丝杆1002，所述升降丝杆1002贯穿升降块1003并和升降块1003通过螺纹啮合连接，所述升降电机1001和升降丝杆1002同轴连接，升降电机1001转动时，带动升降丝杆1002转动，升降丝杆1002转动时，在和升降块1003之间的连接螺纹的作用下，带动升降块1003沿着升降槽31上下运动，从而实现带动滑动座4沿着升降杆3进行上下运动的效果，所述升降电机1001上安装有与其同轴连接的升降编码器1004，所述升降电机1001和升降编码器1004与运动控制板17电性连接，所述升降编码器1004采集升降电机1001的转动参数，并将转动参数发送至运动控制板17，所述运动控制板17控制升降电机1001进行工作。
33.所述底座1上固定有角度调整机构11，用于带动升降杆3围绕转动铰接座2进行转动，调整倾斜的角度，所述角度调整机构11由支撑板1101、倾斜电机1102、调整铰接座1103、螺纹套筒1104、调整丝杆1105、倾斜编码器1106和倾斜传感器1107，所述调整铰接座1103固定在散热板14上，所述支撑板1101固定在底座1上，所述倾斜电机1102固定在支撑板1101上，所述螺纹套筒1104一端固定在调整铰接座1103上，另一端通过螺纹连接有调整丝杆1105，螺纹套筒1104可围绕调整铰接座1103进行转动，所述调整丝杆1105另一端和倾斜电机1102转轴同轴连接，倾斜电机1102转动时带动调整丝杆1105转动，调整丝杆1105转动时通过螺纹套筒1104和调整丝杆1105的螺纹作用，拉伸散热板14，从而带动升降杆3围绕转动铰接座2进行转动，所述倾斜电机1102上安装有与其同轴连接的倾斜编码器1106，倾斜编码器1106采集倾斜电机1102的转动参数，并将转动参数发送至运动控制板17，所述散热板14上固定有倾斜传感器1107，所述倾斜传感器1107基于scl3300-d01倾角传感器构成，用于测量升降杆3的倾斜角度，并将倾斜角度参数发送至运动控制板17，所述倾斜电机1102、倾斜编码器1106和倾斜传感器1107与运动控制板17电性连接，所述运动控制板17控制倾斜电机1102进行工作，由于所述升降机构10、角度调整机构11和运动控制板17电性连接，能够在在运动控制板17的驱动下工作，通过升降机构10能够调整固定板6的高度、通过角度调整机构11调整固定板6的倾斜角度，便于使用蚀刻设备对石英晶体进行调整加工。
34.所述固定架5的后端固定有散热板14，散热板14能够在蚀刻设备对石英晶体进行
蚀刻时从后端面辅助固定板6进行散热，所述散热板14上固定有继电器组15、控制箱16和通讯端口19，所述控制箱16内部固定有运动控制板17和测量电路板18，所述运动控制板17基于stm32嵌入式开发板构成，开发板上集成有通讯接口、电机驱动电路和继电器驱动电路，所述运动控制板17、测量电路板18均和通讯端口19电性连接，通讯端口19为通讯协议转换设备，内嵌有多种通讯协议，上位的计算机的通讯接口和通讯端口19连接后，能够和运动控制板17、测量电路板18进行通讯，从而控制运动控制板17和测量电路板18。
35.所述运动控制板17和继电器组15的控制端电性连接，用于控制继电器组15的开闭从而选中相应的容纳槽61内的石英晶体，所述连接座9通过继电器组15和测量电路板18电性连接，每个所述容纳槽61内部的导通支架7通过连接插座8和连接座9后，均和一个独立的继电器组15内的继电器输入端连接，所述继电器组15内的继电器输出端均并联在测量电路板18上，运动控制板17控制继电器组15内相应的继电器闭合后，与相应的继电器连接的容纳槽61内的石英晶体即接入测量电路板18，加工时通过继电器组15能够选择相应的石英晶体实时测量其振动频率，便于加工微调设备进行调整，由于继电器组15的选择功能，每次可以一次性加工完一整个固定板6上的石英晶体，实现对石英晶体的成批加工，提高加工的效率。
36.所述测量电路板18用于测量选中的石英晶体的谐振频率，所述测量电路板18包括第一π网络1801、第二π网络1802、信号源1803、第一鉴相电路1804、第二鉴相电路1805、第一a/d转化模块1806和第二a/d转化模块1807，所述继电器组15内的继电器输出端并联插入在第一π网络1801和第二π网络1802内，具体电路如图8所示，第一π网络1801和第二π网络1802均为相同的π网络电路，所述信号源1803和通讯端口19、第一π网络1801和第二π网络1802电性连接，用于输出路频率、幅值可调的信号，经放大后分别输入到第一π网络1801和第二π网络1802，所述信号源1803以dds芯片ad9912为核心设计，恒温晶振作为参考时钟。
37.所述第一鉴相电路1804和第二鉴相电路1805分别与第一π网络1801和第二π网络1802电性连接，分别用于检测两个π网络的相位差，第一鉴相电路1804和第二鉴相电路1805均为电压相位比较电路，例如第一鉴相电路1804即是计算第一π网络1801的输入端和输出端电压相位差，所述第一a/d转化模块1806一端与第一鉴相电路1804电性连接，另一端与通讯端口19电性连接，所述第二a/d转化模块1807一端与第二鉴相电路1805电性连接，另一端与通讯端口19电性连接，所述第一a/d转化模块1806和第二a/d转化模块1807分别用于将第一鉴相电路1804和第二鉴相电路1805测量的相位差转化为数字量并发送至通讯端口19，所述信号源1803的输入和通讯端口19电性连接，通讯端口19用于和计算机连接，计算机控制信号源1803输出适当幅值的频率信号激励第一π网络1801和第二π网络1802，在石英晶体谐振频率附近，频率从低到高变化，同时通过第一鉴相电路1804和第二鉴相电路1805及第一a/d转化模块1806和第二a/d转化模块1807转换电路测得两个π网络两端的相位差的变化，相位差信号最大值处即为石英晶体的串联谐振频率，测量电路板18据此计算所连接的石英晶体的实际振动频率，便于后期的加工。
38.所述测量电路板18采用同一信号源1803为基础，通过两路独立的π网络、鉴相电路和a/d转化模块测量石英晶体的实际频率，既保证了测试精度，又保证了测试速度，便于后期的微调，所述升降杆3的前端固定有防护板12，所述防护板12上设置有与容纳槽61相对应的透明窗口13。
39.本发明另外还提供一种石英晶体频率微调装置，其中，所述频率微调装置包括频率微调系统、计算机、频率微调蚀刻设备和二维运动平台，所述频率微调系统采用上述的石英晶体频率微调系统，频率微调蚀刻设备固定在二维运动平台上，所述二维运动平台在计算机的控制下带动频率微调蚀刻设备运动，使得所述频率微调蚀刻设备的蚀刻端口朝向容纳槽61，所述计算机和频率微调蚀刻设备电性连接，所述频率微调蚀刻设备用于在计算机的控制下进行工作，所述频率微调系统的通讯端口19和计算机电性连接，所述频率微调系统在计算机的控制下进行工作。
40.本发明的使用原理：
41.使用前，通过通讯端口19将本发明和计算机电性连接，计算机和频率微调蚀刻设备电性连接，频率微调蚀刻设备固定在二维运动平台上，并让二维运动平台带动频率微调蚀刻设备运动，使得频率微调蚀刻设备的蚀刻端口朝向某一容纳槽61，将固定板6从固定架5上取下，然后将石英晶体依次安装在各个容纳槽61内，然后将固定板6通过滑动槽51安装在固定架5内，让连接插座8插在连接座9上完成电性连接；
42.计算机通过通讯端口19向运动控制板17发出控制信号，运动控制板17控制升降机构10和角度调整机构11进行工作，调整固定板6的高度和倾斜角度，便于频率微调蚀刻设备的工作，运动控制板17控制继电器组15内相应的继电器闭合，让与该继电器电性连接的石英晶体接入测量电路板18，所述测量电路板18在计算机的控制下对相应的石英晶体的频率进行测量，并将测量信号发送至计算机，计算机控制频率微调蚀刻设备工作，对相应的石英晶体进行微调，保证其频率达到要求；
43.二维运动平台的运动设备带动频率微调蚀刻设备进行运动，使其蚀刻端口朝向下一需要微调的石英晶片的容纳槽61，运动控制板17在计算机的控制下，控制继电器组15内上一相应的继电器断开，下一相应的继电器闭合，让与该继电器电性连接的石英晶体再接入测量电路板18，重复上述步骤。
44.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。