Устройство для автоматической регистрации температурно- частотных характеристик кварцевых резонаторов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Соцналнстнческни

Республик "> 653584 (6}) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.07.74(2}) 2039897/26-21 с присое)1инением заявки ¹ (23) Приоритет ((5}) М. Кл.

G 01 R 29/22

Государственный комнтет ссср (ю делам н обретеннй

M откри тнй (53) УДЫ 621. .317.761 (088.8) Опубликовано 25.03.79. Ьюллетень № 11

Дата опубликования описания 2SO 379 (72) Авторы

В,И. Горохов, Е.М. ) тлопак, В.А. Ильичев, ИЗОбрЕтЕНКВ Э.М. (Лилов, И.C. Трошин и В.А. Чесовский (7}) Заввитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

РЕГИСТРАЦИИ ТЕИНЕРАТУРНО-ЧАСТОТНЬ1Х

ХАРАКТЕРИСТИК КВАРЦЕВЬ)Х РЕЗОНАТОРОВ

Изобретение относится к области приборостроения и касается устройств для температурных испытаний кварцевых резонаторов.

Известно устройство для автоматической регистрации температурно-частотных характеристик (ТЧХ) кварцевых резонаторов, содержащее кварцевый генератор, канал регистрации частоты, термокамеру с нагревательным элементом, исследуемым кварцевым резонатором и датчиком температуры, к выходу которого подключен генератор, выход исследуемого кварцевого резонатора через кварцевый генератор подключен к входу канала регистрации частоты.

Это устройство позволяет измерять частоту резонатора дискретными выборками полной кривой ТЧХ, поэтому всегда имеется опасность пропуска пиковых отклонений кривой ТЧХ между точками термостатирог-яния. Кроме того, при измерениях основное время затрачивается на переходы с одной точки термостатирования на другую.

Цель изобретения — повышение точности регистрации температурно-частотных характеристик кварцевых резонаторов.

Эта цель достигается тем, что устройство, содержащее кварцевый генератор, канал регистрации частоты, термокамеру с нагревательным элементом, исследуемым кварцевым резонатором, и датчиком температуры, к выходу которого подключен генератор,а выход исследуемого кварцевого резонатора через кварцевый генератор йодключен к выходу канала регистрации частоты,дополнительно снабжено последовательно соединенными вторым датчиком температуры, вторым генератором, частотным дискриминатором нулевых биений и аналого-цифровым преобразователем, выход которого подключен к нагревательному элементу, выход первого генератора соединен с вторым .входом частотного дискриминатора нулевых биений.

На чертеже представлена структурная схема устройства для автоматической регистрации температурно-частотных характеристик кварцевых резонаторов. устройство содержит термокамеру 1 с нагревательным элементом 2, в которой находится исследуемый кварцевый резонатор 3 и датчики температуры 4 (малоинерционнь:й) и 5, имеющие

653584 одинаковую чувствительность, но р. эную тепловую инерцию, возбуждающий кварцевый генератор 6, канал 7 регистрации частоты, и канал 8 стабилизации скорости изменения температуры в термокамере, Канал 7 регистрации частоты содержит источник 9 5 опорной частоты, соединенный с одним иэ входов смесителя 10, фильтр 11 разностной (суммарной) частоты, умножитель частоты 12, второй смеситель 13, источник 14 опорной часто- 10 ты,4, фильтр 15 нижних частот и линейный преобразователь 16 частоты в ток (конденсаторный частотомер),. нагруженный на самопишущий миллиамперметр 17. Канал стабилизации ско- )5 рости изменения температуры кроме датчиков температуры содержит преобразователь 18 разности температур датчиков в управляющее воздействие, который в свою очередь состоит из воз- 20 буждающих генераторов 19 и 20, частотного дискриминатора 21 нулевых биений и аналого-цифрового преобразователя 22.

Устройство работает следующим об- 25 разом.

В момент включения устройства разность температур датчиков 4 и 5 обычно невелика, из-за чего частота возбуждающего генератора 19 значительно ниже частоты возбуждающего генератора 20.. Разностная частота на выходе частотного дискриминатора 21 велика, поэтому аналого-цифровой преобразователь 22 подает в нагреватель- З ный элемент 2 большой ток, под влиянием которОго температура в термокамере 1 повышается. Малоинерционный датчик 4 быстрее воспринимает повышение температуры в термокамере 1, чем датчик 5, поэтому сигнал с датчика 4

40 возрастает быстрее и частот.а возбуждающего генератора 19 приближается к частоте генератора 20. В результате уменьшается входная частота аналогоцифрового преобразователя 22 и ток через нагревательный элемент 2 уменьшается, а это ограничивает скорость повышения температуры в термокамере 1.

По окончании переходного процесса устанавливается режим повышения температуры в термокамере 1 с постоянной скоростью. Сигнал с датчика 4 превышает сигнал с датчика 5 примерно на постоянную величину, а частота возбуждающего генератора 19 при- 55 ближается к частоте генератора 20, так что их разность становится значительно меньше начальной величины, соответствующей одинаковой температуре датчиков 4 и 5. Благодаря посто- 60 янству скорости повышения температуры в термокамере 1, кривая ТЧХ, пополучаемая путем записи на ленту самопишущего миллиамперметра 17, движущуюся с постоянной скоростью, имеет лин .йный масштаб по оси температур. Достаточно иметь одну-две температурные метки на кривой ТЧХ, чтобы путем линейной интерполяции найти температуру в любой точке кривой.

Температурные метки могут быть получены, например, путем запуска движения ленты самопишущего миллиамперметра 17 при точно известной температурэ, соответствующей началу испытательного интервала, и oròàíîâêè движения ленты при другой точно известной температуре, соответствующей концу,испытательного интервала. Режим изменения температуры с постоянной скоростью при измерениях ТЧХ является оптимальным в смысле достижения наилучшего компромисса между точностью результатов и скоростью проведения измерений. Измерение частоты в устройстве производится на основе известного метода умножения ошибки. Измеряемая частота возбуждающего генератОра 6 смешивается с опорной, поступающей от источника 9, в смесителе 10. Опорная частота источника 9 выбирается так, чтобы сигнал на выходе смесителя 10 имел раэностную компоненту, проходящую через фильтр частоты 11, настроенный постоянно на одну частоту. Отфильтрованный сигнал умножается по частоте в умножителе 12 и смешивается в смесителе 13 с второй опорной частотой, снимаемой с «;сточника 14. Вторая опорная частота имеет постоянное значение и выбирается так, чтобы она давала нулецую разность с выходной частотой умножителя 12 при значении частоты возбуждающего генератора 6, условно принятом за нулевое. Если фильтр 11 настроен на частоту 500 кгц и имеет полосу пропускания + 1 кгц, а коэффициент умножения в умножителе 12 равен двадцати, вторую опорную частоту следует взять равной 10 Мгц.

Если требуется, чтобы начало отсчета соответствовало частоте испытуемого резонатора, равной 1536010 гц, то первую опорную частоту можно взять равной 2036010 гц или 1036010 гу.

Частота на выходе фильтра 15 нижних частот будет равна умноженному на двадцать модулю разности между частотой возбужденного резонатора и частотой 1536010 гц. Линейный преобразователь 16, роль которого выполняет конденсаторный частотомер, подает на самопишущий миллиамперметр 17 ток, пропорциональный его входной частоте. Таким образом, отклонение стрелки самопишущего миллиамперметра 17 от нуля пропорционально отклонению частоты возбуждающего генератора 6 от значения 1536010 гц.

Формула изобретения

Устройство для автоматической регистрации температурно-частотных характеристик кварцевых резонаторов, 653584

Составитель В. Степанов

Редактор А. Шмелькин Техред З,Фанта Ко ектор С.Патрушева

Заказ 1610/56 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, содержащее кварцевый генератор, канал регистрации частоты, термокамеру с нагревательным элементом, исследуемым кварцевым резонатором и датчиком температуры, к выходу которого подключен генератор, прн этом выход исследуемого кварцевого резона- 5 тора через кварцевый генератор подключен к входу канала регйстрации частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, по с целью повышения точности регистрации температурно-частотных характеристик, оно снабжено последовательно соединенными вторым датчиком температуры, вторым генератором, частотным дискриминатором нулевых биений и аналого-циФровым преобразователем, выход которого подключен к нагревательному элементу, при этом выход генератора соединен с вторым входом частотного дискриминатора нулевых биениЯ.