Устройство для измерения частот минимального и максимального импедансов пьезоэлектрических резонаторов Советский патент 1986 года по МПК G01R29/22 

лителя 3 частоты на два, блока 5 управления, переключателя 6, каналов 7 и 8 измерения. При этом канал 7 измерения содержит экстрематоры 11 и 12 и первый элемент ИЛИ 15, а канал 8 измерения содержит усилитель 17, амплитудный детектор 10, блок 1В сдвига

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для автоматического контроля частот пьезоэлектрических резонаторов.

Цель изобретения - повьшение точ- ности измерения.

На фиг.1 приведена функдиональная схема предложенного устройства , на фиг.2 - временные диаграммы его работы,

Устройство содержит генератор 1, управляемый напряжением, резистивный измерительный четырехполюсник 2 для подключения контролируемого пьезоэлектрического резонатора (ПЭР), делитель 3 частоты на два,.частотомер 4, блок 5 управления, переключатель 6 каналов, первый и второй каналы 7 и 8 измерения, первый и второй амплитудные детекторы 9 и 10, первый, второй, третий, четвертый экстрематоры 11-14, первый и второй элементы ИЛИ 15 и 16, усилитель 17, блок 18 сдвига уровня напряжения

Первый выход блока 5 управления соединен с входом генератора 1, управляемого напряжением, выход которого соединен с входом резистивного четырехполюсника 2 и входом делителя 3 частоты на два, выход которого соединен с информационным входом частотомера 4, вход внешнего запуска которог соединен с выходом переключателя 6, первый вход которого соединен с выходом первого.канала 7 измерения а второй вход - с выходом второго канала 8 измерения. Выходы блока 5 управления соединены соответственно: второй выход - с первыми входами каналов 7 и В измерения, третий выход - с вторыми входами каналов 7 и 8 измерения, четвертый выход, - с третьими входами каналов 7 и 8 измерения, пя

уровня напряжения, экстрематоры 13 и 14 и элемент ИЛИ 16. Устройство обеспечивает двойное, измерение в области экстремума пьезоэлектрических резонаторов при возрастании и убывании частот. 2 з. п. ф-лы, 2 ил. .

0

5 0

0

тый выход - с четвертыми входами каналов 7 и В измерения, пятые входы которых соединены соответственно с выходом первого амплитудного детектора 9 и выходом резистивного четырехполюсника 2, который соединен с входом первого амплитудного детектора 9. В первом канале 7 измере 1ия выходы первого и второго экстрематоров t1 и ,12 соединены с входами первого эле- (мента ИЛИ 15, выход которого является выходом первого канала 7 измерения. Первым, вторым, третьим и четвертым входами первого канала 7 измерения являются соответственно вход записи первого -экстрематора 11, вход записи второго экстрематора 12, вход считывания первого экстрематора 11 и вход считывания второго экстрематора 12, Пятым входом первого канала 7 измерения являются соединенные информационные входы первого -и второго экстрема-торов 11 и 12.

I - .

Во втором канале 8 измерения последовательно соединены усилитель 17; второй амплитудный детектор tO и блок 18 сдвига уровня напряжения, выходы которого соединены с информадионными входами третьего и четвертого экстрематоров 13 и 14, выходы которых соединены с входами второго элемента ИЛИ 16, выход которого является выходом второго канала 8 измерения. Первым, вторьм, третьим, четвертым и пятым выходами второго канала 8 измерения являются соответственно: вход записи третьего экстрематора-13, вход записи четвертого экстрематора 14,- вход считывания третьего экстрематора 13, вход считьгоания четвертого экстрематора 14 и вход второго а1 тлитудного детектора 10.

31

Устройство работает следующим образом.

Блок 5 управлег)ня формирует пилообразное напряжение управления частотой генератора 1. При этом частота генератора 1 изменяется плавно по псему диапазону. За один цикл работы устройства осуществляется четыре прокачки по диапазону Сфиг.2а).

На выходе четырехполюсника 2, четы режды формируется амплитудно-частотная характеристика (а.ч.х.) измеряемого ПЭР (фиг.2ь), которая анализируется каналами в экстремальных точках Канал 7 используется для выявления частот максимума сигнала четырехполюсника, канал 8 - для выделения частот минимума сигнала.

Амплитудный детектор 9 канала 7 выделяет огибающую положительных значений напряжений выходного сигнала четырехполюсника. При этом на выходе детектора 9 образуется полная а.ч.х. измеряе1 ого ПЭР (фиг.2Б), которая при необходимости может быть просмотрена на осциллографическом индикаторе.

В канале 8 осуществляется предварительное преобразование сигналов ми- ми шмума а.ч.х. ПЭР в сигналы максимума. С этой целью выходной сигнал ПЭР усиливается усилителем 17 и детектируется амплитудным детектором 10. Усилитель 17 используется для повышения чувствительноо,ти в областях сигналов, близких к нулю и несущих полезную информацию. На выходе детектора 10 формируется отрицательная огибающая выходного сигнала ПЭР (фиг.2), которая поступает на вход блока 18 сдвига уровня напряжений в область положитетгьных относительно нуля напряжений. На выходе блока 18 сдвига уровня формируется экстремум - максимум (фиг.29), соответствующий минимальным значениям выходного сигнала ИЭР (фиг.2Ь,3).

Экстрематоры 11-14 запоминают максимальные значения входного сигнала и при их повторении формируют выходной импульс, соответствующий экстре- муму - максимуму.

С це-ью уменьшения погрешности выделения максимума в устройстве используется по два экстрематора в каждом канале ( экстрематоры 11, 12 в кана- ле 7 и 13, 14 в канале 8).

Временные диаграммы последовательностей включения записи и считывания

734

информации зкстрематорами 11-14 пред- ставлень, ня (фиг.2е-м). При перной прокачке генератора 1 по частотному диапазону включается по командам блока 5 управления запись экстрематоров 11 и 13 (фиг.2е), а считывание информации с них ос тпествлпется во время третьей прокачки (фиг.2). При этом импульсы максимума формируются в канале 7 в момент tj (фиг.2 и), а в канале 8 - в момент t (фиг.2).

На период второй прокачки генератора 1 по частотному диапазону включается запись экстрематоров 12 и 14 (фиг.2k), а считывание информации с них осуществляется во время четвертой прокачки (фиг.2А). В этом случае импуочьсы максимума формируются в канале 7 в момент (фиг. 2 л), а в канале 8 - в момент t (фиг.2м).

Импульсы максимумов канала 7 суммируются элементом ИЛИ 15 в моменты-- t и tj, соответствующие максималь- iiiiiM значениям выходного сигнала ПЭР, и через переключатель 6 каналов поступают на вход внешнего запуска частотомера 4, по счетному входу которого поступает синусоидальнй сигнал с выхода генератора 1 через делитель 3 частоты на два.

За два запуска (от двух импульсов максимума канала 7) частотомер 4 два раза подсчитает две половины частоты генератора. Результирующий отсчет равен

со

. 4-f

i.

Так как всегда имеется погрешност экстрематора в формировании момента достргжения экстремума - максимума (фиг.26), точка А для третьей прямой прокачки и точка Б для четвертой обратной прокачки всегда ниже истинног максимума. Причем эта погрешность зависит от неравномерности максимума ПЭР, т. е. от его мнегоэкстремальнос- ти, что часто встречается, то передний фронт выходного импульса максимума всегда наступит чуть раньше истинного максимума.

Однако использование двух экстрематоров 11 и 12 в канале 7: одного для прямой откачки, а второго для обратной прокачки по частотному диапазону, позволяет сформировать положительную и отрицательную ошибки фиксации максимума относительно истинного максимума. При этом частотомер зафиксирует тве частоты, смеп;енные по обе стороны от частоты истинного максимума, но суммарная средняя частота окажется точно равной частоте истинного максимума, если ошибки экстрематоров одинаковые либо близки к ней. Благодаря этому инструментальные ошибки вычитаются, вследствие чего резко повышается точность измерения частоты максимального сигнала ПЭР.

При измерении частоты минимального сигнала ПЭР переключатель 6 каналов |переключается на выход канала 8 и частотомер 4 аналогичным образом измеряет частоту выходного сигнала ПЭР.

Таким образом, повышение точности измерения частот минимального и максимального импедансов ПЭР обеспечивает двойное измерение в области экстремума при возрастании и убывании ча-JQ этом первым, вторым, третьим и четстот .

Формула изобрете ния

1. Устройство для измерения частот минимального и максимального импедансов пьезоэлектрических резонаторов, содержащее частотомер и последовательно соединенные генератор, управляемый напряжением, резистивный четырехпо- люсник для подключения контролируемого пьезоэлектрического резонатора и первый амплитудный детектор, о т л и- чающееся тем, что, с цехгью повышения точности измерения, в него введены делитель частоты на два, блок управления, первый и второй каналы измерения и переключатель, первый вход которого соединен с выходом первого канала измерения, а второй вход с выходом второго канала измерения, при этом первый выход блока управления соединен с входом генератора, управляемого напряжением, второй.выход блока управления соединен с первыми входами первого и второго каналов измерения, третий выход блока управления соединен с вторыми входами первого и второго каналов измерения, четвертый выход блока управления соеди- нен с третьими входами первого и второго каналов измерения, пятый выход блока управления соединен с четвертыми входами первсл о и второго каналов измерения, пятые выходы которых соединены соответстьенно с выходом пер- вого амплитудного детектора и резис- тивпого четырехполюсника, а выход переключателя Соединен с входом внешнего запуска частотомера, информаг1ион- ный вход которого соединен с выходом делителя частоты на два, вход которого, соединен с выходом генератора, управляемого напряжением.

2. YcTpoiiCTBO по п. 1 , о т л и ч ю щ е е с-я тем, что первый канал измерения содержит первый и второй зкстрематор и первый элемент ИЛИ, выход которого является выходом первого канала измерения, а два входа соединены соответственно с выходами первого и второго экстрематора, при

авертым входами первого канала измерения являются соответственно вход записи первого экстрематора, вход записи BTopoi o зкстрематора, вход считывания первого экстрематора, вход считывания второго экстрематора, а пятым входом первого канала измерения

являются соединенные входы первого второго экстрематоров.

и

3. Устройство по п.1, о т л и ч а- ю -щ е е с я тем, что BTopoj i канал измерения содержит третий и четверт1 1Й экстрематоры, второй элемент ИЛИ и пос юдовательно соедпне }ные второй амплитудный детектор, усилитель и блок сдвига уровня напряжений, вых.од которого соединен с информадионными входами .третьего и четвертого экстрематоров, выходы которых сое;дпнены соответственно с первым и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом второго канала измерения, при этом первым, вторым, третьим и четвертым входами второго канала измерения являются соответственно вход записи третьего экстрематора, вход записи четвертого экстрематора, вход считывания третьего зкстрематора и вход считывания четвертого экстрематора, а пятым входом второго канала измерени: является вход второго амплитудного детектора.

4cfCfT7afr7oL

acmamcL антирез.

сгсгтта/гта. резона/.

Запись

9ffcrpeM. А В

Счит.

3tfcrpeM. AS... /п

Btffx. 3ffстрем. /5 3

Bh/x. 3f(cT- рем. ff и

Запись Н энстрем.

CvLfm эмсг-л рем. f2. /. . эмст-м рем. /4

ве,/х. 3ffCT-H рем. Z

fn2

fg / f 4-Lfg

Изобретение к асается электроизмерений и может быть использовано для автоматического контроля частот пьезоэлектрических резонаторов. Цель изобретения - пов шение точности из- - мерения. Устройство содержит генератор 1, управляемый напряжением, ре- зистивный четырехполюсник 2 для подключения исследуемого пьезоэлектрического резонатора, частотомер 4, первый амплитудный детектор 9. Поставленная цель достигается введением де/V A ллл Cvum. rr, f3 CvufTT. fZ}4С. ifi

Редактор М.Келемеш

Составитель С.Лебедев

Техред Л.ОлеЙЕ икКорректор М.Максимишинец

Заказ 49i4/44Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4