Устройство для измерения частот минимального и максимального импедансов пьезоэлектрических резонаторов

 

Изобретение к асается электроизмерений и может быть использовано для автоматического контроля частот пьезоэлектрических резонаторов. Цель изобретения - пов шение точности из- - мерения. Устройство содержит генератор 1, управляемый напряжением, резистивный четырехполюсник 2 для подключения исследуемого пьезоэлектрического резонатора, частотомер 4, первый амплитудный детектор 9. Поставленная цель достигается введением де/V A ллл Cvum. rr, f3 CvufTT. fZ}4С . ifi

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

il9) (11! (50 4 G 01 R 29/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3723219/24 — 21 (22) 27. 01. 84 (46) 15.09.86. Вюл. № 34 (72) С.П.Тимошенко (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 454510, кл. G 01 R 29/22, !974.

Авторское свидетельство СССР № 779926, кл. С 01 К 29/22, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТ

МИНИМАЛЬНОГО И МАКСИМАЛЬНОГО ИМПЕДАНСОВ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ (57) Изобретение касается электроизмерений и может быть использовано для автоматического контроля частот пьезоэлектрических резонаторов. Цель изобретения — повышение точности измерения. Устройство содержит генератор 1, управляемый напряжением, резистивный четырехполюсник 2 для подключения исследуемого пьезоэлектрического резонатора, частотомер 4, первый амплитудный детектор 9. Поставленная цель достигается введением де12575 лителя 3 частоты на два, блока 5 управления, переключателя 6, каналов 7 и 8 измерения. При этом канал 7 измерения содержит экстрематоры 11 и 12 и первый элемент ИЛИ 15, а канал 8 измерения содержит усилитель 17, амплитудный детектор 10, блок 18 сдвига уровня напряжения, 14 и элемент ИЛИ 1 печивает двойнос ласти экстремума ких резонаторов нии и убывании ф-лы, 2 ил. экстрематоры 13 и

6. Устройство обесизмерение в обпьезоэлектричеспри возрастачастот. 2 з. п, Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для автоматического контроля частот пьезоэлектрических резонаторов.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 приведена функциональная схема предложенного устройства; на фиг.2 — временные диаграммы его работы. 10

Устройство содержит генератор 1, управляемый напряжением, резистивный измерительный четырехполюсник 2 для подключения контролируемого пьезоэлектрического резонатора (ПЭР), де- !5 литель 3 частоты на два,.частотомер

4, блок 5 управления, переключатель 6 каналов, первый и второй каналы 7 и 8 измерения, первый и второй амплитудные детекторы 9 и 10, первый, второй, 20 третий, четвертый экстрематоры 11-14, первый и второй элементы ИЛИ 15 и 16, усилитель 17, блок 18 сдвига уровня напряжения.

Первый выход блока 5 управления соединен с входом генератора 1, управляемого напряжением, выход которого соединен с входом резистивного .четырехполюсника 2 и входом делителя 3, 30 частоты на два, выход которого соединен с информационным входом частотомера 4, вход внешнего запуска которого соединен с выходом переключателя 6, первый вход которого соединен с выходом первого канала 7 измерения, а 35 второй вход — с выходом второго канала 8 измерения. Выходы блока 5 управления соединены соответственно: второй выход — с первыми входами каналов 7 и 8 измерения, третий выход —

В первом канале 7 измерения выходы первого и второго экстрематоров 1.1 и

12 соединены с входами первого эле-! мента ИЛИ 15, выход которого является выходом первого канала 7 измерения.

Первым, вторым, третьим и четвертым входами первого канала 7 измерения являк>тся соответственно вход записи первого экстрематора 11, вход записи второго экстрематора 12, вход считывания первого экстрематора 11 и вход считывания второго экстрематора 12.

Пятым входом первого канала 7 измерения являются соединенные информационные входы первого и второго экстрема-торов 11 и 12. !

Во втором канале 8 измерения последовательно соед.лнены усилитель 17,. второй амплитудный детектор 10 и блок

18 сдвига уровня напряжения, выходы которого соединены с информационными входами третьего и четвертого экстрематоров l3 и 14, выходы которых соединены с входами второго элемента

ИЛИ 16, выход которого является выходом второго канала 8 измерения. Первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами второго канала 8 измерения являются соответственно: вход записи третьего экстрематора -13, вход записи четвертого экстрематора 14; вход считывания третьего экстрематора

13, вход считывания четвертого экстрематора 14 и вход второго амплитудного детектора 10.

125757 3

Блок 5 управления формирует пилообразное напряжение управления частотой генератора 1. При этом частота генератора 1 изменяется плавно по всему диапазону. Эа один цикл работы устройства осуществляется четыре прокачки по диапазону (фиг,2а).

На выходе четырехполюсника 2. четы-!О режды формируется амплитудно-частотная характери тика (а.ч.x.) измеряемого ПЭР (фиг.2ь), которая анализируется каналами в экстремальных точках.

Канал 7 используется для выявления !5 частот максимума сигнала четырехполюсника, канал 8 — для выделения частот минимума сигнала.

Амплитудный детектор 9 канала 7 выделяет огибающую положительных зна- И чений напряжений выходного сигнала четырехполюсника. При этом на выходе детектора 9 образуется полная а.ч.х. измеряемого ПЗР (фиг,26), которая при необходимости может быть просмотрена на осциллографическом индикаторе.

В канале 8 осуществляется предварительное преобразование сигналсв миминимума а.ч.х. ПЗР в сигналы максимума. С этой целью выходной сигнал

1!Э! усиливается усилителем 17 и детектируется амплитудным детектором 10.

Усилитель 17 используется для повышения чувствительности в областях сигналов, близких к нулю и несущих поле— зную информацию. На выходе детектора

10 формируется отрицательная огибающая выходного сигнала ПЭР (фиг.2 ), которая поступает на вход блока 18 сдвига уровня напряжений в область 4О положительных относительно нуля напряжений. На выходе блока 18 сдвига уровня формируется экстрем м — максимум (фиг.2i3), соответствующий минимальным значениям выходного сигнала 4>

ПЭР (фиг.2g,3).

Экстрематоры 1! — 14 запоминают максимальные значения входного сигнала и при их повторении формируют выходной HMIIQJlbc соответствующий муму — максимуму. ного максимума.

Однако использование двух экстрематоров 11 и 12 в канале 7: одного для прямой откачки, а второго для обратной прокачки по частотному ди;пазону, позволяет сформировать положительную и отрицательную ошибки фиксации максимума относительно истинного максимума. При этом частотомер зафик-

Устройство работает следующим образом.

С IIp.-üþ уменьшения погрешности выделения максимума в устройстве используется по два экстрематора в каждом канале (экстрематоры 11, 12 в кана- ле 7 и 13, 14 в канале 8).

Временные диаграммы последовательностей включения записи и считывания информации зкстрематорами 11 — 14 пр"дставлены на (фиг.2е — м). При первой прокачке генератора 1 по частотному диапазону включается по командам блока 5 управления запись экстрематоров

11 и 13 (фиг.2е), а считычание информации с них осуществляется во время третьей прокачки (фиг.2 ). При этом импульсы максимума формируются в канале 7 в момент с, (фиг.2н), а в канале 8 — в момент t, (фиг.2)).

На период второй прокачки генератора 1 по частотному диапазону включается запись экстрематоров 12 и 14 (фиг.2k), а считывание информации них осуществляется во время четвертой прокачки (фиг.2A). В этом случае импульсы максимума формируются в канале 7 в момент t1 (фиг.2 ), а в канале 8 — в момент t4 (фиг.2м).

Импульсы максимумов канала 7 суммируются элементом ИЛИ 15 в моменты-. и t>, соответствующие максималь)пчм значениям выходного сигнала ПЭР, и через переключатель 6 каналов поступают на вход внешнего запуска частотомера 4, по счетному входу которого поступает синусоидальнй сигнал с выхода генератора 1 через делитель 3 частоты на два.

За два запуска (от двух импульсов максимума канала 7) частотомер 4 два раза подсчитает две половины частоты генератора. Результирующий отсчет равен

1 1

Г + --- f со 2 2 Сэ

Так как всегда имеется погрешность экстрематора в формировании момента достижения экстремума — максимума (фиг.2g), точка А для третьей прямой прокачки и точка Б для четвертой обратной прокачки всегда ниже истинного максимума. Причем эта погрешность зависит от неравномерности максимума

ПЗР, т. е. от его многоэкстремальности, что часто встречается, то передний фронт вь1ходного импульса максимума всегда наступит чуть раньше истин1257573 сирует ве частоты, смещенные по обе стороны от частоты истинного максимума, но суммарная средняя частота окажется точно равной час тоте HcTHHHQI o максимума, если ошибки экстрематоров одинаковые либо близки к ней. Благодаря этому инструментальные ошибки вычитаются, вследствие чего резко повышается точность измерения частоты максимального сигнала ПЭР. 10

При измерении частоты минимального сигнала ПЭР переключатель 6 каналов

1 переключается на вьгход канала 8 и частотомер 4 аналогичным образом измеряет частоту выходного сигнала ПЭР.

Таким образом, повышение точности измерения частот минимального и максимального импедансов ПЭР обеспечивает двойное измерение в области экстремума при возрастании и убывании ча- gp стот

Фор мул аизобрете ния

1. Устройство для измерения частот 25 минимального и максимального импедансов пьезоэлектрических резонаторов, содержащее частотомер и последовательно соединенные генератор, управляемый напряжением, резистивный четырехполюсник для подключения контролируемоro пьезоэлектрического резонатора и первый амплитудный детектор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены делитель частоты на два, бл )h управления, первый и второй каналы измерения и переключатель, первый вход которого соединен с выходом первого канала измерения, а второй вход 40 с выходом второго канала измерения, при этом первый выход блока управления соединен с входом генератора, управляемого напряжением, второй выход блока управления соединен с первыми входами первого и второго каналов измерения, третий выход блока унравления соединен с вторыми входами перного и второго каналов измерения, четвертый выход блока управления соединен с третьими входами первого и второго каналов измерения, пятый выход блока управления соединен с четвертыми входами первого и второго каналов измерения, пятые выходы которых соединены соответсть«нно с выходом первого амплитудного детектора и резистивного четырехполксника, а выход переключателя соединен с входом внешнего запуска частотомера, информационный вход которого соединен с выходом делителя частоты на два, вход которого, соединен с выходом генератора, управляемого напряжением.

2. Устройство по и.1, о т л и ч аю щ е е с -я тем, что первый канал измерения содержит первый и второй экстрематоры и первый элемент ИЛИ, выход которого является выходом первого канала измерения, а два входа соединены соответственно с выходами первого и второго экстрематора, при этом первым, вторым, третьим и четвертым входами первого канала измерения являются соответственно вход зациси первого экстрематора, вход записи второго экстрематора, вход считывания первого экстрематора, вход считывания второго экстрематора, а пятым входом первого канала измерения являются соединенные входы первого второго экстрематоров.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю .щ е е с я тем, что второй канал измерения с.одержит третий и четвертый экстрематоры, второй элемент ИЛИ и последовательно соединенные второй амплитудный детектор, усилитель и блок сдвига уровня напряжений, выход которого соединен с информационными входами третьего и четвертого экстрематоров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входом второго элемента И!!И, выход кот opnro является выходом второго канала измерения, при этом первым„ вторым, третьим и четвертым входами второго канала измерения являются соответствелно вход записи третьего »кстрематора, вход записи четвертого экстрематора, вход считывания третьего экстрематора и вход счигывания четвертого »кстрематора, а пятым входом второго канала измерени: является вход второго амплитудного детектора.

t257573 — 1+ 5nZ

1 1

2 2

Т Р+

Й/о /

БОРЗО// ;/

3G /78/С !т

ы//с рем, /7

Редактор М.Келемеш

Заказ 49 I4/44 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Cvu/n, юссаре//. ХУ

Ж /у. 7/C/ "

pew, 1Д

Юых. з//ст рею. 1/

Я У////С // /

9//С/ //ОРЖ, С.ю/// эистрем. 1Г ФДЪж ю//ст-/

pew. 14

c9lr/х уФс тфР/иу. У2

Составитель С.Лебедев

Техред Л.Олейник Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö