Устройство для измерения резонанс-ной и антирезонансной частот пьезо-керамических резонаторов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()796767 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву р1)м. к.з (22) Заявлено 150176 (21) 2315304/21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.81. Бюллетень Н9 2

Дата опубликования описания 150181

6 01 Й 23/12

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317 761 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.Ô.Ïðoíèí; В.Т.Савохин, A.Ñ.Ïîäãîðîäåöêèé, В.Ф.Конопкин и Й.Ф.Ротарь (71) Заявитель

Московский лесотехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЗОНАНСНОЙ

И АНТИРЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТ ПЬЕЗОКЕРИ4ИЧЕСХИХ

РЕЗОНАТОРОВ

Изобретение относится к радиотех.нике и предназначено для использования в электроиэмерительных установках по определению электрических параметров пьезокерамических резонаторов.

Известно устройство для измерения резонансной и антирезонансной частот пъеэокерамических резонаторов, содержащее автогенератор гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник с измеряемым резонатором, трансформатор в двумя первичныья об« мотками и двумя вторичными, одна из !3 которых со средним выводом, выпрямитель на диодах (1).

Однако это устройство имеет низкое качетсво контроля резонаторов.

Наиболее близким к предлагаемому 20 является устройство, которое состоит иэ автогенераторов гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивного четырехполюсника, преобразователя 2З переменного напряжения н постоянное операционного усилителя и интегратора (2).

В этом устройстве погрешность намерения резонансной и антирезонанс- 30 ной частот зависит от добротности измеряемых резонаторов, так как напряжение смещения определенной величины, подаваемое на один из входов операцибнного усилителя, соответствует резонансу резойаторов лишь с определенной добротностью. Если резонатор имеет добротность больше определенной, то погрешность в определении резонанса йЛ возрастает, что в конечном счете, приводит к низкому качеству контроля резонаторов.

Цель изобретения — повышение точности и надежности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения резонансной и антирезонансной частоты пъезокерамических резонаторов, содержащее.переключатель, последовательно соединенные автогенератор гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник с измеряемым резонатором, преобразователь, операционных усилитель и интегратор, выход которого подключен к входу автогвнератора гармонических колебаний, а также частотомер, связанный с входом упомянутого реэистивного !четырехполюсннка, снабжено генератором прямо796767 угольных одиночных сигналов, блоком управления реверсом и последователвно соединенными автогенератором прямоугольных сигналов, реверсивным генератором ступенчатого напряжения и резистивным делителем, который через переключатель соединен с вторым входом операционного усилителя и с входом генератора прямоугольных одиноч. ных сигналов, причем выход интегратора через блок управления реверсом подключен к входам реверсивного генератора ступенчатого напряжения, вход установка 0 которого соединен с выходом генератора прямоугольных одиночных импульсов.

На чертеже изображена схема устройства.

Схема содержит автогенератор 1 гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник 2 с измеряемым резонатором, преобразователь

3 переменного напряжения в постоянное, операционный усилитель 4, интегратор 5, генератор б: прямоугольных импульсов одиночных сигналов, реверсивный генератор 7 ступенчатого напряжения, блок 8 управления реверсом,автогенератор 9 прямоугольных сигналов, частотомер 10, резистивный делитель 11, кнопка 12.

Измерение резонансной частоты происходит следующим образом.

Подлежащий измерению резонатор вставляют в зажимное устройство резистовного четырехполюсника 2. Путем . кратковременного нажатия кнопки 12 в положение оР устройство приводят в н чальное состояние, которое характеризуется следующими признаками.

Вследствие подачи на неинвертирующий вход операционного усилителя 4 напряжения отрицательной полярности (-ЕПи ), которое значительно превышает напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя, напряжение на выходе операционного усилителя

MHHHMBJIbHQ поэтому частота автогенератора 1 минимальна.

На выходе генератора б одиночных прямоугольных сигналов появляется импульс отрицательной полярности, который устанавливает в 0 реверсивный генератор 7 ступенчатого напряжения, Так как реверсивный генератор ступенчатого напряжения приведен в 0 состояние, то напряжение на выходе реэистивного делителя 11 равно

ПИТ..Я +R

Х где R „ Н вЂ” значения сопротивлений резисторов делителя.

После возвращения кнопки 12 в исходное состояние (положение а) напря жение, поступающее с реэистивного делителя.11 на неинвертирующий вход операционного усилителя, также равно величине

k — 1

ПИт. „+ R так как 0 состояние реверсивного

5 . енератора 7 ступенчатого напряжения поддерживается импульсом отрицательной полярности с выхода генератора б прямоугольных одиночных сигналов.

Конденсатор интегратора 5 начинает р перезаряжаться до этого напряжения, частота автогенератора 1 начинает расти, приближаясь к резонансной частоте резонатора. На инвертирующий вход операционного усилителя 4 поступает выпрямленное напряжение с преобразователя 3 также положительной полярности. При равенстве напряжений на обоих входах операционного усилителя 4 частота автогенератора 1 прекращает расти и поддерживается авто20 матически, Это происходит по той причине, что величина напряжения смещения, подаваемого на неинвертирующий вход операционного усилителя 4 является несколько меньше, чем она была

g$ бы при резонансе измеряемого резонатора. Поэтому при приращении частоты автогенератора 1 в сторону уменьшения или увеличения напряжения на выходе операционного усилителя 4 всегда изменяется в противофазе входному напI ряжению..

Длительность импульса генератора

6 одиночных прямоугольных сигналов выбирается несколько большей, чем время установления такого состояния операционного усилителя 4.

По окончании действия импульса с выхода генератора б одиночных прямоугольных сигналов начинает работать реверсивный генератор 7 ступенчатого

40 напряжения; поступающие на счетный вход реверсивного генератора 7 ступенчатого напряжения импульсы от автогенератора 9 прямоугольных сигналов преобразуются в ступенчатое напряжение, которое суммируется с начальным напряжением на резистивном делителе 11

При считывании очередного импульса напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 4 возрасрр тает на одну ступеньку, напряжение на выходе операционного усилителя 4 также возрастает, что вызывает увеличение частоты автогенератора 1.

Если истинный резонанс еще не наступил, то на инвертирующем входе операционного усилителя 4 также появляется такое же по величине напряжение и, следовательно, выходное напряжение операционного усилителя 4 вновь становится равным нулю. Наступает табО кой момент, когда при очередном импульсе выходное напряжение операционного усилителя не возвращается к нулевому значению, что говорит о том, что истинный резонанс проходит. Напряже65 ние (уже не нулевое) с выхода интег796767 ратора 5 воздействует на блок 8 управления реверсом резистивного генератора 7 ступенчатого напряжения так, что следующий +1 импульс, поступающий на вход реверсивного генератора ступенчатого напряжения, вычитается из суммы предыдущих поступивших импульсов.

С приходом n+1 импульса напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 4 вновь принимает значение, соответствующее истинному резонансу измеряемого резонатора.

Напряжение на выходе операционного усилителя 4 вновь становится равным нулю. Таким образом, после достижения истинного резонанса система все время совершает колебания вокруг истинного резонанса на, величину одной ступенЬки . Чем меньше по напряжению эта ступенька, тем точнее определяется резонанс измеряемого резонатора.

Измерение антирезонансной частоты осуществляется аналогично измерению резонансной частоты, но напряжение смещения на неинвертирующем входе операционного усилителя 4 имеет отрицательную полярность. Это необходимо для того, чтобы частота автогенератора 1 в исходном состоянии была максимальной для данного поддиапазона частот. Резонанс так же, как и антирезонанс замеряется частотомером

10 °

Формула изобретения

Устройство для измерения резонанс ной и антирезонансной частот пьезркерамических резонаторов, содержащее переключатель, последовательно соединенные автогенератор гармонически колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник с измеряемым резонатором, преобразователь, операционный усилитель и интегратор, выход которого подключен,к входу автогенератора гармонических .колебаний, а также частотомер, связанный;с входом упо о мянутого резистивного четырехполярника, о т л и ч а ю щ е е с я тем

t . что, с целью повышения точности и надежности контроля, оно снабжено генератором прямоугольных одиночных

15 сигналов, блоком управления реверсом и последовательно соединенными .автогенератором прямоугольных сигналов, реверсивным генератором ступенчатого напряжения и реэистивным делителем, ;р который через переключатель соединен с вторым входом операцианного усилителя и с входом генератора прямоугольных одиночных сигналов, причем выход, интегратора через блок управления реверсом подключен к входам реверсивного генератора ступенчатого напряжения, вход установки "0" которого

-оединен с выходом генератора прямоугольных одиночных импульсов.

ЗО

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Расчет элементов импульсных радиотехнических устройств. Госэнергоиздат, 1963, с. 15.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 414544, кл. G 01 R 23/12, 1974 прототип).

796767

Составитель В.Степанов

Редактор, Е.Дорошенко Техред И.Коштура Корректор Ю.Макаренко

Заказ 9764/63 Тираж:741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4