Цифровой измеритель динамических температурно-частотных характеристик кварцевых резонаторов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ои976402 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 049581 (2i) 3283800/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетОпубликовано 231182. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23.11 ° 82 (и) м. Кп.

G R 29/22

Государственный комитет

ССС P по делам изобретений и открытий

{53} УДК621.317.75 (088.8 ) В.Я.Баржин, Ф,Ф.Колпаков, t0.С.Шмалий,, Л.Л.Вепринский и Ю.П.Кузьмин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н.E.Æóêîâñêîão (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУРНОЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в разработках цифровых измерительных комплексов, предназначенных для измерения статических и динамических параметров кварцевых резонаторов.

Известно. устройство автоматической регистрации температурно-частотных характеристик кварцевых резонаторов, содержащее эадатчик температуры, канал стабилизации температуры, кварцевый автогенератор, два смесителя, два генератора опорной частоты, фильтр, умножитель частоты, линейный преобразователь частоты, регистратор (1).

Известное устройство обладает недостаточной точностью.

Наиболее блиэкиМ по своей технической сущности к изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные формирователь импульсов, блок управления, преобразователь период-код, первый блок оперативной памяти и регистратор последовательно соединенные блок опроса и второй блок оперативной памяти, а также счетчик импульсов, делитель, частоты, элемент И, триггер и дополнительный преобразователь периодкод, первый вход усилителя частоты подключен к первому выходу блока управления, первый вход счетчика импульсов подключен к первому входу преобразователя период.-код и второму входу первого блока оперативной памяти, третий вход которого подключен к второму выходу блока опроса, третий выход последнего соединен с вторым входом регистратора, третий вход последнего подключен к первому выходу второго блока оперативной памяти второй выход блока управления соединен с вторым входом второго блока оперативной памяти, а выход формирователя импульсов соединен с вторым входом делителя частоты, выход счетчика импульсов подключен к первому входу элемента И и к второму входу блока управления, второй вход элемента И соединен.с первым выходом блока управления, .выход элемента И соединен с входом триггера, выход кото25 рого подключен к входу дополнитель,ного преобразователя период-код, выход последнего соединен с вторым входом блока оперативной памяти I 2).

Однако известное устройство обла-

ЗО дает низкой точностью при восста976402 новлении динамических темпсрату» гочастотных характеристик (ДТЧХ >, так как точки измерения по оси времени располагаются равномерно.

Целью изобретения явлнетсн повышение точности измерения 5

Эта цель достигается тем, что в цифровой измеритель динами вских температурно-частотных характеристик кварцевых резонаторов, содержащий последовательно соединенные формиро- 19 ватель импульсов, блок управления, преобразователь период-код, первый блок оперативной памяти и регистратор, последовательно соединенные блок опроса и второй блок оперативной памяти, а также счетчик. импульсов и делитель частоты, первый вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый вход счетчика импульсов подключен к первому входу преобразователя период-код и второму входу первого блока оперативной памяти, третий вход которого подключен к второму выходу блока опроса, третий выход последнего соединен с вторым входом регистратора, третий вход которого подключен к первому выходу второго блока оперативной памятИ, второй выход блока управления соединен с вторым входом второго блока оперативной памяти, а выход формирователя импульсов соединен с вторым входом делителя частоты

t введены последовательно соединенные преобразовательный блок, задатчик температуры и автогенератор, после- ЗЪ довательно соединенные дешифратор, коммутатор, селектор импульсов и счетчик текущего времени, первый выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов, второй ф) вход которого соединен с выходом автогенератора, при этом второй вход счетчика текущего времени подключен к второму выходу блока управления, второй выход счетчика, текущего времени соединен с третьим входом BTOрого блока оперативной памяти, третий выход блока управления подключен к входу преобразовательного блока, выход делителя частоты соединен с вторым входом коммутатора, выход которого подключен к второму входу счетчика импульсов, выход последнего соединен с входом дешифратора, второй вход селектора импульсов соединен с выходом формирователя импульсов, а выход селектора импульсов подключен к второму входу преобразователя период-код и к четвертому входу второго блока оперативной памяти.

На фиг. 1 показана функциональная схема измерителя, на фиг. 2 — временные диаграммы функции изменения температуры и динамических температурно-частотных характеристик (ДТЧХ}. 65

Цифровой измеритель Jr;"ЧХ содержит задат ики 1 температуры, автогенератор 2, преобра30Bательнып блок 3, предназначенный для управления температурой по определенному «акону (термокамера с температурой, регулируемой напряженном), блок 4 управления, формирователь 5 импульсов, делитель 6 частоты, коммутатор 7

У счетчик 8 текущего времени, блок 9 оперативной памяти, селектор 10, преобразователь 11 период-код, счетчик

12 импульсов, дешифратор 13, блок

14 опроса, блок 15 оперативной памяти, регистратор 16.

Работа цифрового измерителя в режиме измерения заключается в следующем.

В исходном состоянии делитель б, счетчик 8, блок 9, преобразователь

11, счетчик 12 и блок 15 обнулены и закрыты для информационных сигналов по входам, связанным с выходами блока 4 управления. На выходе блока

3 имеется начальное напряжение F, „, которому соответствует начальная температура в задатчике 1+„. Импульсы исследуемой частоты с вйхода формирователя 5 поступают непрерывно на вход блока 4 управления и на закрытые входы делителя б и селектора 10.

В определенный момент времени, с привязкой к фронту информационного импульса, блок 4 управления открывает делитель б, счетчик 8, блок 9, преобразователь 11 период-код, счетчик 12 и запускает блок 3, на выходе которого начинает изменяться напряжение по предварительно установленному закону. Изменение напряжения вызывает изменение температуры (фиг.27 в результате чего изменяется частота кварцевого резонатора (фиг. 2), Делитель 6 частоты непрерывно делит частоту 1, причем выходы, соответствующие различным коэффициентам деления, подключены к второму входу коммутатора 7.

Функция изменения частоты кварце» вого резонатора как в статическом, так и в динамическом режимах обычно имеет сложный характер (особенно в динамике)(фиг. 2), причем с высокой точностью необходимо контролировать характерные экстремальные точки (на фиг. 2 точки 17 и 181, а также некоторые особые точки (на фиг. 2 точка 19) . Остальные участки восстанавливаются достаточно точно при большой дискретности точек измерения. Очевидно, что для высокоточного восстановления всей функции ДТЧХ можно контролировать частоту колебаний с постоянным шагом измерения, обеспечивающим требуемую точность на наиболее важных участках. Однако при этом необходимо использовать мно. гоячеечные блоки памяти, что не яв97тт 402

Формула изобретения ляется обоснованным и требует повышенных аппаратурных затрат.

Для уменьшения числа ячеек памяти при сохранении точности функция установления частоты, характер которой обычно известен и йеобходимо лишь с высокой точностью восстанавливать ее, разбивается на участки с различными коэффициентами дискретизации (на фиг. 2 участки.I, II, III, IV,V, YI ), Выбираются коэффициенты деления делителя б (на фиг. 2 коэффициенты п,у и 2ç nq)

В начале измерительного цикла коммутатор 7 пОдключает к входам счетчика 12 и селектора 10 выход делителя с коэффициентом и„ . Положительным импульсом частоты f/n открывается селектор 10, при этом íà его выходе появляется ближайший после открытия импульс длительностью, равной периоду исследуемой частоты, который преобразуется в код преобразователем 11. Код импульса с выхода преобразователя 11 переписывается в блок

15.По окончании импульса частоты

f/ï, селектор 10 закрывается. С появлением следующего положительного импульса частоты f/n, селектор 10 открывается и процесс преобразования — записи ближайшего после момента открытия селектора 10 импульса повторится.

Импульсы частоты f/è„ считаются счетчиком 12. Дешифратор 13 выдает импульс переключения коммутатора в случае появления на выходах счетчика

12 кодов определенных чисел, равных числам точек измерений на информационных участках. Например, на участке T измерения (фиг. 2) число информационных точек равно четырем. С появлением на выходе счетчика 12 кода числа "четыре" дешифратор срабатывает и переключает коммутатор 7, который в свою очередь подключает к первому входу счетчика 12 выход делителя, соответствующий коэффициенту И

После этого процесс преобразования записи периодов исследуемой частоты повторяется до переключения коммутатора 7 и т.д.

В начальный момент измерений запускается счетчик 8 текущего времени, функция которого заключается в формировании шкалы времени. На выходе счетчика 8 всегда имеется код текущего времени, который фиксируется следующим образом. После открытия селектора 10 передним фронтом импульса, поступающего на преобразователь 11 период-код, код текущего времени переписывается в блок 9 оперативной памяти. Процесс записи кодов текущего времени продолжается до определенного момента времени, устанбвленного предварительно, по истече нии которого формирователь 5 закрывается по первому входу си гн алом с выхода счетчика 8 текущего времени.

Процесс измерения закончен.

Таким образом, в результате измерения в блоках 9 и 15 оперативной па5 мяти оказались записанны.m коды текущего времени и соответствующие им коды информационных периодов на всем участке функции изменения частоты.

В режиме считывания блок 14 опро10 са опрашивает с определенной цикличностью блоки 9 и 15, информация с выходов которых фиксируется регистратором 16. Формируется шкала текущего времени и соответ твующая функция

j5 изменения частоты — динамическая температурно-частотная характеристика кварцевого Резонатора (фиг. 2).

Предлагаемый цифровой измеритель может найти применение на предприятиях-изготовителях кварцевых резонаторов, а также на входном контроле предприятий-потребителей, поскольку статические и динамические темттературно-частотные характеристики резонаторов являются важными метрологическими показателями.

Существенное повышение точности измерения ДТЧХ при заданных аппаратурных затратах (или уменьшение an " паратурных затрат при заданной точ30 ности) на наиболее важных участках, достигнутое в результате неравномерного распределения информационных точек, выгодно отличает предлагаемый измеритель от известных.

Цифровой измеритель динамических

40 температурно-частотных хар-ктеристик кварцевых резонаторов, содержащий последовательно соединенные формирователь импульсов, блок управления, преобразователь период-код, первый

45 блок оперативной памяти и регистратор, последовательно соединенные блок опроса и второй блок оперативной памяти, а также счетчик импульсов и делитель частоты, первый вход ко50 торого подключен к первому выходу блока управления, первый вход счетчика импульсов подключен к первому входу преобразователя период-код и второму входу первого блока оперативной памяти, тРетий вход котоРого подключен к второму выходу блока on. роса, третий выход последнего соединен с вторым входом регистратора„ третий вход которого подключен к первому выходу второго блока оперативной памяти, второй выход блока управления соединен с вторым входом второго блока оперативной памяти, а выход формирователя импульсов соединен с вторым входом делителя час65 тоты, отличающийся тем, 976402 дТ 0 что, с целью повышения точности измерения, в него введены последователь« но соединенные преобразовательный блок, задатчик температуры и автогенератор, последовательно соединенные дешифратор, коммутатор, селектор импульсов и счетчик текущего времени, первый выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом автогенератора, при этом второй вход счетчика текущего времени подключен к второму выходу блока управления, второй выход счетчика текущего времени соединен с третьим входом второго блока оперативной памяти, третий выход блока управления подключен к входу преобразовательного блока, выход делителя часх хХl7 У 4 Ilg и 4, Ъ

ФАР тоты соединен с вторым входом коммутатора, выход которого подключен к второму входу счетчика импульсов, выход последнего соединен с входом дешифратора, второй вход селектора импульсов соединен с выходом формиро" вателя импульсов, а выход селектора импульсов подключен к второму входу преобразователя период-код и к четвертому входу второго блока оператив10 ной памяти.

Источники ийформации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

15 Р 653584, кл. G 01R 29/22, 01.07.74.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2745969/18-21, кл. G 01 R.23/02, 30.05.79

Углй

ВНИИПИ Заказ 8998/73

Тираж 717 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4