Устройство для изменения добротности пьезоэлектрических резонаторов Советский патент 1978 года по МПК G01R27/26 

1

Изобретение относится к измерительной технике.

Известно устройство для изм ерения эквивалентных параметров кварцевых р езонаторов, содержащее возбуждающий генератор, ключ, емкостный четырехполюсник, резонансный усилитель, синхронизатор автоматической подстройки частоты, амплитудный пороговый селектор, формирователь управляющего сигнала счетниковый .индикатор, фазовый компенсатор и дискретный переключатель 1. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная влиянием нежелательных резонансов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения добротности пьезоэлектрических резонаторов содержа-, щее стабильный генератор высокой частоты, через коммзтатор соединенный с исследуемым резонатором, усилитель, детектор, делитель напряжения, амплитудный селектор, частотомер и систему управления, состоящую из триггера и коммутатора 2. Недостатком данного устройства является существенное изменение мощности, рассеиваемой пьезоэлектрическим резонатором в процессе измерения. При непосредственном цифровом отсчете мощность изменяется не менее, чем в 1,7 раза, что из-за нелинейности свойств пьезоэлектрических резонаторов приводит к появлению дополнительной погрешности, а при относительно больщом времени измерения сказывается влияние нежелательных резонансов.

Целью Изобретения является повышение точности измерения путем исключения влияния нежелательных резонансов на результат измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения добротности пьезоэлектрических резонаторов содержащее стабильный генератор высокой частоты, соединенный через коммутатор с испытуемым пьезоэлектрическим резонатором, делитель напрялсения, счетный триггер и частотомер, согласно изобретению введены блок запоминания, компаратор, элемент И, фильтр постоянной составляющей, ждущий мультивибратор, автоколебательный мультивибратор и делитель частоты. Выход стабильного генератора высокой частоты через делитель напряжения соединен с одним входом запоминающего блока, выход которого связан с одним входом компаратора. Другой вход компаратора соединен с выходом стабильного генератора высокой частоты, а выход - с одним входом триггера. Выход триггера подключен к одному входу элемента И, выход которого через фильтр постоянной составляющей соединен со входом автоколебательного мультивибратора. Выход последнего связан со входом счетного триггера, выход которого соединен со входом делителя частоты, со входом ждущего мультивибратора и с Другимн входами триггера и элемента И. Выход ждущего мультивибратора соединен с другим входом блока запоминания, один вход частотомера связан с выходом делителя частоты, а другой вход - с выходом стабильного генератора высокой частоты.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Оно содержит стабильный генератор 1 высокой частоты, состоящий из усилителя 2 высокой частоты, дополнительного усилителя 3 высокой частоты, детектора 4 и усилителя 5 постоянного тока, коммутатор 6, четырехполюсник 7 с контролируемым пьезоэлектрическим резонатором, детектор 8, блок запоминания 9, компаратор 10, автоколебательный мультивибратор 11, сч-етный триггер 12, триггер 13, элемент И 14, фильтр 15 постоянной составляющей, делитель частоты 16, ждущий мультивибратор 17 И частотомер 18.

При открытом коммутаторе 6 цепь обратной связи усилителя 2 высокой частоты замкнута через четырехполюсник 7, на выходе которого имеется напряжение переменного тока с частотой колебаний, равной частоте резонатора. Это напряжение стабилизируется по амплитуде цепью из дополнительного усилителя 3 высокой частоты, детектора 4 и усилителя 5 постоянного тока, подключенной к входу регулирования усиления усилителя 2. Усил-итель 5 содержит фильтр, постоянная времени которого намного больше постоянной времени пьезоэлектрического резонатора.

Коэффициент деления делителя напряжения 8 равен е -, где л - целое число боль fl

me 5. Блок 9 запоминает максимальное значение напряжения, поступающего с делителя 8. При закрывании коммутатора 6 начинается затухающий процесс, постоянная

времени которого , где Q н f - добтс/

ротность и частота резонатора. В момент сравнения затухающего напряжения детектора 4 с напряжением блока 9 срабатывает компаратор 10. При этом время от момента закрывания коммутатора 6 до момента срабатывания компаратора 10 равно - т.

П.

Коммутатор 6 периодически переключается с помощью счетного триггера 12, причем время открытого состояния равно времени закрытого состояния. В начальный момент частота автоколебательного мультивибратора И такова, что время закрытого состояния коммутатора 6 больше, чем -- т.

редний фронт импульса, закрывающего

коммутатор 6, опрокидывает триггер 13 в нулевое состояние. Импульс компаратора 10 возвращает его в единичное состояние. Так как длительность импульса на выходе счетного триггера 12 больще, чем необходимо для нулевого состояния триггера 13, то на выходе элемента И 14 появляется импульс. Постоянная составляющая импульсной последовательности на выходе элемента 14, выделенная фильтром 15, повышает частоту автоколебательного мультивибратора 11. Частота мультивибратора будет повышаться до тех пор, пока длительность импульса, закрывающего коммутатор 6, не

станет почти равной-- т.

Коэффициент деления частоты делителя 16 равен л, поэтому частотомер 18, работающий в режиме измерения отношения частот, показывает значение добротности пьезоэлектрического резонатора. При смене резонатора задний фронт импульса, закрывающего коммутатор 6, запускает ждущий мультивибратор 17, имнульсы которого сбрасывают блок запоминания 9 в нулевое состояние. При больших значениях п изменение напряжения, а следовательно, и мощности на пьезоэлектрическом резонаторе незначительно, и мощности на пьезоэлектрическом резонаторе незначительно, и его нелинейными свойствами можно пренебречь. При этом время переходного процесса намного меньше его постоянной времени, что снижает влияние нел елательных резонансов на результат измерения. При любых значениях л обеспечивается непосредственный отсчет добротности.

Ф lO р м у л а изобретения

Устройство для измерения добротности пьезоэлектрических резонаторов, содержащее стабильный генератор высокой частоты, соединенный через коммутатор с испытуемым пьезоэлектрическим резонатором, делитель напряжения, счетный триггер и частотомер, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения влияния нежелательных резонансов на результат измерения, в устройство введены блок запоминания, компаратор элемент И, фильтр постоянный составляюшей, ждущий мультивибратор, автоколебательный мультивибратор и делитель частоты, причем выход стабильного генератора высокой частоты через делитель напряжения соединен с одним входом запоминающего блока, выход которого соединен с одним входом компаратора, другой вход последнего соединен с выходом стабильного генератора высокой частоты, выход компаратора соединен с одним входом триггера, выход последнего соединен с одним входом элемента И, выход которого через фильтр постоянной составляющей соединен со входом автоколебательного мультивибратора,

выход последнего соединен со входом счетного триггера, выход которого соедннен со входом делителя частоты, со входом ждущего мультивибратора и с другими входами триггера и элемента И, при этом выход ждущего мультивибратора соединен с другим входом блока запоминания, один вход частотомера соединен с выходом делителя

частоты, а другой вход - с выходом стабильного гене,ратора высокой частоты.

Источники 1И1нформации, прИ1Н1Ятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 389470, кл. G 01R 27/26, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 169581, кл. G 01R 27/26, 1968.