Измеритель эквивалентных электри-чЕСКиХ пАРАМЕТРОВ пьЕзОэлЕКТРичЕС-КиХ РЕзОНАТОРОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R29/22 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано для измерения динамического сопро тивления и частоты последовательного резонанса пьезоэлектрических резонаторов. Известно устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов, содержащее автогенератор, в цепь обратной связи которого включен резистивный четырехполюсник с испктуе1Ф1М кварцевым резонатором, и индикатор .коэффициента передачи четырехполюсника, причем между выходом и входом четырехполюсника включены резисторы, общая точка которых подключена ко вхЬду автогенератора t3 Недостатком этого устройства явля ется малая точность измерения, обусловленная изменением мощности, рассе ваемой в кварцевых резонаторах. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель параметров кварцевых резонаторов, содержащий избирательный усилитель, в цепь обратной связи которого включен испытуемый кварцевый резонатор, подключенный к усилителю узел измерения динамического сопротивления кварцевых резонаторов, выход которого соединен с индикатором динамического сопротивления, и частотомер, причем избирательный усилитель снабжен устройством стабилизации уровня возбуждения кварцевых резонаторов 2. Недостатком известного измерителя является невысокая точность измерения параметров кварцевых резонаторов, вызванная отличием резонансной частоты избирательного усилителя от частоты последовательного резонанса испытуемлх резонаторов. Это отличие обусловлено, во-первых, нестабильностью резонансной частоты избирательного усилителя за счет внешних (изменение напряжения питания, изменение температуры окружающей среды и т.п.) так и за счет внутренних (изменение динамического сопротивления испытуемых резонаторов, старение элементов и т.п.) факторов, во-вторых, отклонением частот последовательного резонанса испытуемых резонаторов от номинальной за счет технологических факторов. Отличие частоты авхоколебаний измерителя от частоты последовательного резонанса испытуемого резонатора приводит к изменению сопротивления последнего, при эТом оно становится реактивньм. Таким образом, в известном измерителе имеется погрешность измерения динамического сопротивления. Цель изобретения - повышение To iности измерения параметров пьезоэлек рических резонаторов. Указанная цель достигается тем, ч в измеритель эквивалентных электриче ких параметров пьезоэлектрических резонаторов, содержащий индикатор динамического сопротивления резонаторов и избирательный усилитель, ко входу которого подклк)чены вход узла измерения динамического сопротивлени резонаторов и первый вывод испытуемо го пьезоэлектрического резонатора, соединенного вторым выводом с частото мером и блоком стабилизации уровня возбуждения резонатора, при этом управляющий вход избирательного усилителя , соединен с выходом блока ста билизации уровня возбуждения резонатора, введены регулируемый фазовра щатель, запоминающий блок, генератор линейно-изменяющегося напряжения, определитель экстремума, генератор тактовых импульсов и ключ, причем выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу генератора линейно-изь1еняющегося напряжения и к первому входу запоминающего блока, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно-изменяющегося напряжения, а выход - с управляющим входом регулируемого фазовращателя включенного между выходом избиратель ного усилителя и соединенными между собой сигнальным входом частотомера, входом блока стабилизации уровня воз буждения резонатора и вторым выводом испытуемого пьезоэлектрического резонатора, выход узла измерения динамического сопротивления резонаторов подключен к сигнальному входу ключа и ко входу определите,пя экстремума. ВЫХОД которого соединен с третьим зходом запоминающего блока и с управляющими входами частотомера и ключа, а выход ключа подключен к индикатору динамического сопротивления резонаторов. На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы егоработы . Измеритель содержит избирательный усилитель 1, испытуемый пьезоэлектрический резонатор 2, узел 3 измерения и индикатор 4 динамического сопротивления резонаторов, частотомер 5, блок 6стабилизации уровня возбуждения резонаторов, регулируемый фазовращатель 7, запоминающий блок 8, генератор 9 линейно-изменяющегося напряжения, определитель 10 экстремума, генератор И тактовых импульсов и ключ 12. Работа предлагаемого измерителя ш1Л1рстрируется временными диаграммами, приведенными на фи.г.2, на которых показаны выходные сигналы: а генератора 11 тактовых импульсов; б - генератора 9 линейно-изменяющегося напряжения; в - узла 3 измерения динамического сопротивления резонаторовj г определителя 10 экстремума: д - запоминающего блока 8. После окончания переходных процессов при подключении испытуемого пьезоэлектрического резонатора 2 в измерителе устанавливают ся колебания, частоты которых определяются сдвигом фаз в избирательном усилителе 1, испытуемом резонаторе 2 и регулируемом фазовращателе 7. При этом, генератор 11 вырабатывает периодическую последовательность импульсов (фиг.2, под действием которой на выходе генератора 9 появляется линейно-изменяющееся (например, линейно-растущее) напряжение, поступающее на второй вход блока 8 и повторяющееся на его выходе до момента времени t . Под действием этого напряжения изменяют фазовый сдвиг в регулируемом фазовращателе 7и, следовательно, изменяется резонансная частота избирательного усилителя 1, при этом значения выходного напряжения блока 8 и крутизна характеристики фазовращателя 7 выбираются . таким образом, чтобы обеспечить перестройку резонансной частоты избирательного усилителя 1 во всем диапазоне частот, в котором могут находиться частоты последовательного резонанса испытуем1 гх резонаторов 2. Одновременно в устройстве осуществля ется измерение сопротивления испытуе мого резонатора 2 с помощью узла 3, при этом, при перестройке резонансной частоты избирательного усилителя i выходной сигнал узла 3 проходит через экстремум (на фиг.2 - минимум соответствующий . В момент времени tj, соответствующей , на выход определителя 10 экстремума появляется перепад напряжения, под действием которого блок 8 переходит из режима запоминания в режим.хранения, т,е. при дальнейшем изменении выходного напряжения генератора 9 выходное напряжение блока 8 и, следовательно входное напряжение фазовращателя 7 остается постоянным и равным значению напряжения, соответствующего условию . Перепад напряжения на выходе определителя 10 экстремума открывает ключ 12, разрешая тем самым индикацию динамического сопротивления испытуемого резонатора 2, а также запускает частотомер 5, обес печивая измерение частоты выходных колебаний, которая в этом случае практически равна частоте последовательного резонанса -испытуемого резонатора 2. Очередной импульс генератора 1I тактовых импульсов осуществ ляет сброс блока 8 в исходное (в нашем случае - нулевое} состояние и обеспечивает очередной цикл изменения линейно-растущего напряжения на выходе генератора 9. . В результате взаимодействия узлов 1,3,7,8,9,10 и П происходит периодическая подстройка резонансной частоты избирательного усилителя 1 к ча тоте последовательного резонанса испытуемого резонатора 2 по критерию минимума полного сопротивления резонатора 2, т.е. по критерию , При этом, частота выходных колебаний измерителя практически совпадает с частотой последовательного резонанса испытуемых резонаторов 2 и тем самым устраняются погрешности измерения динамического сопротивления и частоты. Таким образом, предлагаемое уст-ройство существенно повьшает точность измерения параметров пьезоэлек рических резонаторов, что позволяет 7 . 6 получить при его использовании определенный экономический эффект. Формула изобретения Измеритель эквивалентных электрических параметров пьезоэлектрических резонаторов, содержащий индикатор динамического сопротивления резонаторов и избирательный усилитель, ко входу которого подключены вход узла измерения динамического сопротивления резонатора и первый вывод испь1туеМОго.пьезоэлектрического резонатора, соединенного вторым выводом с частотомером и блоком стабилизации уровня возбуждения резонатора, при этом управляющий вход избирательного усилителя соединен с выходом блока стабилизации уровня возбуждения резона™ тора, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения , в н.его введены регулируемый фазовращатель, запоминающий блок, генератор линейно-изменяющегося напряжения, определитель экстремума, генератор тактовых импульсов и ключ, причем выход генератора тактовых . импульсов подключен ко входу гене- . ратора линейно-изменяющегося напряжения и к первому входу запоминающе- -го блока, второй вход которого соединен с вь1ходом генератора линейноизменяющегося напряжения, а вьгход с управляющим входом регулируемого фазовращателя, включенного 1:1ежду выходом избирательного усилителя и соединенными между собой сигнальным входом частотомера, входом блока стабилизации уровня возбуждения резонатора и вторым выводом испытуемого пьезоэлектрического резонатора, вход ключа и определителя экстремума подключены к выходу узла измерения динамического сопротивления, выход определителя экстремума соединен с -управляющими входами частотомера, запоминающего блока и ключа, а выход ключа подключен к индикатору динамического сопротивления резонатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Сухов Л.В. и др. Измерения параметров пьезоэлектрических изделий, - Обзор по электронной технике. М., Электроника, 1970, вып.З (J99}. 2, Генератор кварцевьгй 14ПУ-1000-016. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1977.

Фиг. 2