Устройство для измерения активного сопротивления кварцевого резонатора Советский патент 1974 года по МПК G01R27/02 

1

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано в приборах для измерения эквивалентных параметров кварцевых резонаторов и других устройствах, в которых необходимо фиксировать значение активного сопротивления кварцевого резонатора, например в измерителях и регуляторах относительно влажности воздуха.

Известны устройства для измерения эквивалентного активного сопротивления кварцевого резонатора, содержащие усилитель, фазоинвертор, включенный в цепь обратной связи усилителя, измерительный мост, в два смежных плеча которого включены активные сопротивления, а в два других - измерительный кварц и образцовое сопротивленеи, генератор и индикатор, включенный между усилителем и фазоинвертором. Кроме того, такие устройства снабжены дополнительным генератором на транзисторе с индуктивностью колебательного контура, выполненной на тороидальном ферритовом кольце, в зазоре которого перемещается стрелка индикатора. Однако погрешность измерения эквивалентного активного сопротивления кварцевого резонатора велика (порядка 3-5%) и стабильность мала. Это вызывает методическую погрешность измерения сопротивления, так как образцовое сопротивление в этом случае никогда «е может быть равным активному сопротивлению кварцевого разонатора. Колебания стрелки индикатора, вызванные наличием генератора для автоматизации процесса измерения, не дают возможности однозначно отсчитывать показания. Следует отметить, что колебания в устройстве возникают не на частоте последовательного резонанса, а на частоте, близкой к ней, так как под действием внешних причин

(изменение температуры окружающего воздуха, влажности и давления) изменяются параметры элементов и в соответствии с этим кварцевый резонатор избирает другую частоту колебаний, чтобы компенсировать эти изменения. Эти незначительные изменения частоты колебаний кварцевого резонатора вызывают значительные изменения его эквивалентного сопротивления, и оно становится реактивным. Тем самым имеется погрешность

в измерении активного сопротивления ч при различных внешних условиях величина измеренного сопротивления различна.

Предлагаемое устройство для измерения активного сопротивления кварцевого резонатора повышает точность и стабильность измерения до 0,5-0,8%.

На чертеже представлена блок-схема устройства. Измерительный мост 1, в два смежных плеча которого включены резисторы 2 и 3, а в

два других - измерительный кварцевый резонатор 4 и образцовый резистор 5, диагональю иитания включен в обмотку обратной связи 6 автогенератора 7. В коллектор триода 8 автогенератора 7 подсоединен колебательный контур, состоящий из обмотки 9 и переменного конденсатора 10. Параллельно колебательному контуру включено модулирующее по частоте устройство И, выполиенное на варикапе 12.

Выход измерительного моста подсоединен через резонансный усилитель 13 и детектор 14 к индикатору 15 и входу фазочувствительного реверсивного усилителя 16. Резистор 17, являющийся нагрузкой усилителя 16, соединен с устройством автоподстройки частоты 18 на варикапе 19, которое подключено параллельно модулирующему по частоте устройству 11.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии питания на варикапе 12 модулирующего по частоте устройства 11 благодаря тому, что колебательный контур конденсатором 10 настроен на частоту последовательного резонанса резонатора 4, а равные сопротивления резисторов 2 и 3 выбраны значительно больше сопротивления образцового резистора 5 и активного сопротивления кварцевого резонатора, частота возникающих в автогенераторе колебаний равна частоте последовательного резонанса кварцевого резонатора 4. Колебания автогенератора. 7 возникают независимо от знака разбаланса измерительного моста 1. Ток, протекающий через резонатор 4, а следовательно и напряжение на нем являются синусоидальными. Баланс моста 1 по первой гармонике наступает при равенстве образцового сопротивления резистора 5 активному сопротивлению кварцевого резонатора 4. Для надежной фиксации баланса моста 1 сигнал с него поступает на резонансный усилитель 13, настроенный на частоту кварцевого резонатора и детектируется детектором 14. Величина сопротивления резистора 5, замеренная при балансе измерительного моста 1, который фиксируется по минимальному отклонению стрелки индикатора 15, равна величине активного сопротивления резонатора 4. При изменении внешних условий и с течением времени частота колебаний автогенератора 7 может отклониться от частоты последовательного резонанса кварцевого резонатора 4. При подаче на варикап 12 устройства 11

модулирующего напряжения частотой 50 гц изменяется его емкость, а, следовательно, частота колебаний автогенератора изменяется относительно резонансной по гармоническому закону в пределах нескольких герц. Благодаря тому, что баланс .моста 1 зависит не только от величины резистора 5, но и от частоты автогенератора 7, на выходе его появляется сигнал, модулированный по амплитуде, фаза

которого зависит от знака отклонения частоты от резонансной, а величина - от отклонения частоты от резонансной. Этот сигнал выделяется детектором 14, усиливается фазочувствительным реверсивным усилителем 16 и с

его нагрузки 17 подается на устройство автоподстройки 18, выполненное на варикапе 19. Емкость последнего меняется таким образом, чтобы удерживать частоту колебаний автогенератора 7, равной частоте последовательного

резонанса кварцевого резонатора 4.

Таким образом, возникновение автоколебаний не зависит от знака разбаланса измерительного моста 1, а частота колебаний всегда равна частоте последовательного резонанса

резонатора 4 и не зависит от изменения внешних суловий и точности настройки колебательного контура.

Предмет изобретения

Устройство для измерения активного сопротивления кварцевого резонатора, содержащее последовательно соединенные резонансный усилитель, детектор, фазочувствительный реверсивный усилитель, индикатор и автогенератор с измерительным мостом, в два смежных плеча которого включены активные сопротивления, а в два других - измерительный кварцевый резонатор и образцовое сопротивление, причем выход измерительного моста

соединен со входом резонансного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и стабильности измерения активного сопротивления кварцевого резонатора, оно снабжено последовательно соединенными

модулирующим по частоте устройством, выполненным на варикапе, и устройством автоподстройки частоты, вход которого соединен с выходом фазочувствительного реверсивного усилителя, причем вход модулирующего по

частоте устройства связан с выходом автогенератора, а диагональ питания измерительного моста включена в обмотку обратной связи автогенератора.