Устройство для измерения резонансной частоты пьезокерамических резонаторов Советский патент 1982 года по МПК G01R23/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения резонансных частот пьезокерамических резонаторов.

Известно устройство, содержащее четырехполюсник с исследуемым пьезорезонатором, автогенератор, мост Вина и катодный повторитель l.

Однако в известном устройстве ге нерация возникает на частоте, не to равной частоте резонанса пьезорезонат9ра, что связано с наличием фазового сдвига в мосте Вина, значение .которого тем больше, чем больше различаются частоты резонанса пьезоре- is зонатора и квазирезонанса моста Вина. Поэтому устройство характеризуется узким диапазоном рабочих частот и пониженной точностью измерения частоты резонанса пьезорезонатора 20

Наиболее близким по своей технической сущности является устройство, содержащее фазовый дискриминатор, последовательно соединенные упр вляемый генератор, эмиттерный повторив тель и частотомер, вход которого соединен с входом первого широкополосного усилителя и с входом резистивного четырехполюсника с испытуемым пьезорезонатором, выход которого подключен к входу второго широкополюсного усилителя 2.

Однако известное устройство характеризуется наличием статической ошибки регулирования, которая пропорциональна разности между нижней частотой рабочего диапазона и частотой резонанса пьезорезонатора, что и определяет пониженную точность измерения в широком диапазоне частот.

Цель изобретения - повышение точности измерения резонансной частоты в широком диапазоне частот.

Это достигается тем, что в устройство для измерения резонансной частоты пьезокерамических резонаторов, содержащее фазовый дискриминатор, последовательно соединенные управляемыи генератор, эмиттерныи повторитель и частотомер, вход которого соединен с входом первого широкополосного усилителя и с входом реэистивного четырехполюсника с испытуемым пьезорезонатором, выход которого подключен к входу второго широкополосного усилителя, введены последовательно соединенные источник опорного напряжения, первый ключ, интегратор и сумматор, а также первый и второй амплитудные ограничители, второй и третий ключи, фазовый компаратор и RS-триггер, S-вход которого соединен с шиной импульсов пуска и входом сброса интегратора, при этим прямой выход RS-триггера соединен с управляющим входом первого ключа, R-вход RS-триггера соединен с выходом фазового компаратора, первый вход KOtopo го подключен к выходу первого амплитудного ограничителя и через второй ключ - к первому входу фазового дискриминатора, второй вход которого че рез третий ключ соединен с выходом второго амплитудного ограничителя и с вторым входом фазового компаратора ПРИ этом выход фазового дискриминато ра подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с входом управляемого генератора, вход первого амплитудного ограничителя со единен с выходом первого широкополос ного усилителя, вход второго амплитудного ограничителя соединен с выходом второго широкополосного усилителя, а инверсный выход RS-триггера соединен с управляющими входами второго и третьего ключей. На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения резонансной частоты пьезорезонаторов Устройство содержит llS-TpHrrep 1, ключ 2, источник 3 опорного напряжения, интегратор , сумматор 5, управ ляемый генератор 6, эмиттерныи повто ритель 7 частотомер 8, резистивный четырехполюсник 9 с испытуемым пьезорезонатором, широколосные усилители 10 и 11, амплитудные ограничители 12 и 13, ключ 1А, фазовый дискриминатор 15 ключ 16 и фазовый компаратор 17. При поступлении импульса на шину импульсов пуска интегратор k обнуляется, а на прямом выходе RS-триггера 1 устанавливается высокий потенциал который открывает ключ 2, соединяю93- 4 ий вход интегратора Ц с источником 3 опорного напряжения. После окончания импульса пуска интегратор 4 начинает заряжаться, а его выходное напряжение через сумматор 5 вызывает увеличение частоты генерации управляемого генератора 6 до значения, при котором разность фаз между выходными напряжениями амплитудных ограничителей 12 и 13 изменит знак, что соответствует переходу частоты управляемого генератора 6 через частоту резонанса испытуемого пьезорезонатора. При этом срабатывает фазовый компаратор 17 который выходным импульсом устанавливает RS-триггер 1 в исходное состояние, что вызывает выключение ключа 2 и включение ключей и 16, которые подключают фазовый дискриминатор 15 к выходам амплитудных ограничителей 12. и 13. Выходное напряжение фазового дискриминатора 15 через сумматор 5 воздействует на элемент электронной перестройки ча стоты генератора 6 так, что фазовый сдвиг между выходными напряжениями амплитудных ограничителей 12 и 13 устремляется к нулю. Таким образом, частота генерации генератора 6 сначала устанавливается близкой к частоте резонанса пьезорезонатора, а затем, за счет введения регулирующего воздействия по фазе, уменьшается разность этих частот. Установившееся значение частоты генерации генератора 6 измерЗяется частотомером 8. Введение новых элементов и связей отличает предлагаемое устройство от известного тем, что разделение процессов установки и регулирования частоты позволяет за счет уменьшения начальной ошибки регулирования повысить точность измерения частоты резонанса пьезорезонатора при сохранении коэффициента автоподстройки частоты генерации автогенератора и, кроме того, сохраняет устойчивость устройства к паразитной генерации, несмотря на введение в него интегратора. Формула изобретения Устройство для измерения резонансной частоты пьезокерамических резонаторов, содержащее фазовый дискриминатор, последовательно соединенные управляемый генератор, эмиттерныи повторитель и частотомер, вход которого соединен с входом первого широкополосного усилителя и с входом резистивного четырехполюсника с испытуемым пьезорезонатором, выход которого подключен к входу второго широкополосного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения резонансной частоты в широком диапазоне частот, в него введены последовательно соединенные источник опорного напряжения, первый ключ, интегратор и сумматор, а также первый и второй амплитудные ограничители,.второй и третий ключи, фазовый компаратор и RS-триггер, S-вход которого соединен с шиной импульсов пуска и входом сброса интегратора, при этом прямой выход RS-триггера соединен с управляющим входом первого ключа, R-вход RS-триггера соединен с выходом фазового компаратора, первый вход которого подключен к выходу первого

амплитудного ограничителя и через второй ключ - к первому входу фазового дискриминатора, второй вход которого через третий ключ соединен с выходом второго амплитудного ограничителя и с вторым входом фазового компаратора, при этом выход фазового дискриминатора подключен к второму входу сумматора, выход которого соединен с входом управляемого генератора, вход первого амплитудного ограничителя соединен с выходом первого широкополосного усилителя, вход второго амплитудного ограничителя подключен к выходу второго широкополосного усилителя, а инверсный выход RS-триггера соединен с управляющими входами второго и третьего ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 572715, кл. G 01 R 23/00, 19772.Авторское свидетельство СССР N 214666, кл. G 01 R 23/12, 1968.