Измеритель эквивалентных электри-ческих параметров пьезоэлектричес-ких резонаторов

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 04. 10. 79 (21) 2825816/! 8-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23. 07. 8! ° Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 25. 07. 81 (5I)M. Кл..

G 019 29/22

Государстееииый комитет ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.317. .352 (088.8)

Н. А. Ермолаев, И. А. Ерасов, А. А. Мельников и А.А. Чумаков (72) Авторы изобретения

Пензенский филиал Всесоюзного научно-Hccneposayepac технологического института приборостроения (7!) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения динамического сопротивления и частоты последовательного резонанса пьезоэлектрических резонаторов.

Известно устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов, содержащее автогенератор, в цепь обратной связи которого включен pel0 зистивный четырехполюсиик с испь:туемым кварцевым резонатором, и индикатор .коэффициента передачи четырехполюсника, причем между выходом и входом четырехполюсника включены резисторы, общая точка которых подклю" чена ко вхдду автогенератора (I).

Недостатком этого устройства явля- . ется малая точность измерения, обусловленная изменением мощности, рассеи- 0 ваемой в кварцевых резонаторах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель параметров кварцевых ре2 зонаторов, 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 P2).

Недостатком известного измерителя является невысокая точность измерения параметров кварцевых резонаторов, вызванная отличием резонансной частоты избирательного усилителя от частоты последовательного резонанса испытуемых 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

07 4 выход которого соединен с третьим входом 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 его работы.

Измеритель содержит избирательный усилитель I, испытуемый пьезоэлектрический резонатор 2, узел 3 измерения и индикатор 4 динамиЧеского сопротивления резонаторов, частотомер 5, блок

6 стабилизации уровня возбуждения резонаторов, регулируемый фазовращатель 7, запоминающий блок 8, генератор 9 линейно-изменяющегося напряжения, определитель 10 экстремума, генератор 11 тактовых импульсов и ключ 12.

Работа предлагаемого измерителя иллюстрируется временными диаграммами, приведенными на фиг.2, на которых показаны выходные сигналы: а-генератора 11 тактовых импульсов, б — генератора 9 линейно-изменяющегося напряжения; в — узла 3 измерения динамического сопротивления резонаторов г—

> определителя 10 экстремума: д — запоминающего блока 8.

Указанная цель достигается тем, что

?О в измеритель эквивалентных электричес-. ких параметров пьезоэлектрических резонаторов, содержащий индикатор динамического сопротивления резона25 торов и избирательный усилитель, ко входу которого подключены вход узла измерения динамического сопротивления резонаторов и первый вывод испытуемого пьезоэлектрического резонатора

30 соединенного вторым выводом с частотомером и блоком стабилизации уровня возбуждения резонатора, при этом управляюший вход избирательного усилителя, соединен с выходом блока ста35 билизации уровня возбуя(цения резонатора, введены регулируемый фазовра- щатель, запоминающий блок, генератор линейно-изменяющегося напряжения, определитель экстремума, генератор тактовых импульсов и ключ, причем

40 выход генератора тактовых импульсов подк -.юч н ко входу генератора линейно-из»еняющегося напряжения и к первому входу запоминающего блока, вто45 рой вход которого соединен с выходом генератора линейно-изменяющегося напряжения, а выход — с управляющим входом регулируемого фазовращателя включенного между выходом избиратель50 ного усилителя и соединенными между собой сигнальным входом частотомера, входом блока стабилизации уровня возбуждения резонатора и вторым выводом испытуемого пьезоэлектрического ре55 зонатора, выход узла измерения динамического сопротивления резонаторов подключен к сигнальному входу ключа и ко входу определителя экстремума, 3 8ч91 внутренних (изменение динамического сопротивления испытуемых резонаторов, старение элементов и т.п.) факторов, во-вторых, отклонением частоты последовательного резонанса испытуе5 мых резонаторов от номинальной за счет технологических факторов.

Отличие частоты ав околебаний измерителя от частоты последовательного резонанса испытуемого резонатора приводит к изменению сопротивления последнего, при этом оно становится реактивным. Таким образом, в известном измерителе имеется погрешность измерения динамического сопротивле- 15 ния.

Цель изобретения — повышение точности измерения параметров пьезоэлектрических резонаторов.

После окончания переходных процессов при подключении испытуемого пьезоэлектрического резонатора 2 в измерителе устанавливаются колебания, частоты которых определяются сдвигом фаз в избирательном усилителе 1, испытуемом резонаторе 2 и регулируемом фазовращателе 7. При этом, генератор

II 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

1 этого напряжения изменяют фазовый сдвиг в регулируемом фазовращателе

7 и, 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 нахо-

5 8 диться частоты последовательного резонанса испытуемых резонаторов 2.

Одновременно в устройстве осуществляется измерение сопротивления испытуемого резонатора 2 с помощью узла 3, при этом, при перестройке резонансной частоты избирательного усилителя ! выходной сигнал узла 3 проходит через экстремум (на фиг.2 — минимум) соответствующий Z=R. В момент времени tI, соответствующий Е=R на выходе 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 значе— нию напряжения, соответствующего условию Z=R. Перепад напряжения на выходе определителя 10 экстремума открывает ключ I 2, разрешая тем самым индикацию динамического сопротивления испытуемого резонатора 2, а.также запускает частотомер 5, обеспечивая измерение частоты выходных колебаний, которая в этом случае практически равна частоте последовательного резонанса испытуемого резонатора 2. Очередной импульс генератора 11 тактовых импульсов осуществ- ляет сброс блока 8 в исходное 1 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 11 происходит периодическая подстройка резонансной час- тоты избирательного усилителя 1 к час тоте последовательного резонанса испытуемого резонатора 2 по критерию минимума полного сопротивления резонатора 2, т.е. по критерию Z=R.

При этом, частота выходных колебаний измерителя практически совпадает с частотой последовательного резонанса испытуемых резонаторов 2 и тем самым устраняются погрешности измерения динамического сопротивления и часто" ты.

Таким образом, предлагаемое уст ройство существенно повышает точ" ность измерения параметров пьезоэлект. рических резонаторов, что позволяет

49107 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 испытуемого. пьезоэлектрического резонатора, соединенного вторым выводом с частотомером и блоком стабилизации уровня возбуждения резонатора, при этом управляющий вход избирательного уси" лителя соединен с выходом блока стабилизации уровня возбуждения резонатора, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения, в него введены регулируемый фазовращатель, запоминающий блок, генератор линейно-изменяющегося напряжения, определитель экстремума, 2s генератор тактовых импульсов и ключ, причем выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу гене- . ратора линейно-изменяющегося напряжения и к первому входу запоминающе3o ro блока, второй вход которого соединен с выходом генератора линейноизменяющегося напряжения, а выход— с управляющим .входом регулируемого фазовращателя, включенного между выз5 ходом избирательного усилителя и соединенными между собой сигнальным входом частотомера, входом блока стабилизации уровня возбуждения резонатор= и вторым выводом испытуемого

4р 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.

И., "Электроника", 1970, вып. 3 (199).

55 2. Генератор кварцевый 14ПУ-1000-016. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1977.

849107

Фиа2

Составитель И. Точкин

Редактор В. Лазаренко Техред M. Голинка Корректор М. Шароши

Заказ 6085/58 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиап ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4