Устройство для измерения электрофизических характеристик пьезокерамических резонаторов

Союз Советских Социалистических Республик(51) М 01 й 29/22 единен заявки ЙО с дарственный комитеСССРделам изобретенийи открытий 23) Приоритет Опубликовано,8 0; Бюллетень М описания 30.05.8 ДК 621. 317 337 (088. 8) ата о иков 2) Авторы изобретен В.Г.Парфенов и С.П.Тимощен 71) Заявит ьезомодуля то меньща Изобретение относится к областирадиотехники, в частности к областиизмерений электрофизических параметров пьеэокерамических резонаторов, иможет быть использовано для автоматического контроля резонаторов по гьеэмодулю в динамическом режиме, по скорости звука и по добротности,Известно устройство для автоматического измерения частоты резонанса,обеспечивающее определение скоростизвука путем вычисления произведениячастоты резонанса на коэффициент,характеризующий геометрические размеры, содержащее автогенератор гармонических колебаний с элементом электронной перестройки .частоты, дискретный фазовращатель, балансный Фазовыйдискриминатор, усилитель и резистивный четырехполюсник с измеряемымрезонатором, в котором элемент электронной перестройки частоты через последовательн соединенные упомянутыйчетырехполюсник и вновь введенныйоперационный усилитель подключен кЯС-цепи, выход которой подключен кэлементу электронной перестройкичастоты.Однако неляет непо ь з ни че еп в динамическом режиме, ч у ет его быстродействие,Известно устройство-прототип дляизмерения полного набора упругихо- пьезоэлектрических и диэлектрическихконстант пьезоэлектрических материалов, содержащее последовательно соединенныеавтогенератор и йзмерительный четырехполюсник, а также образцыматериалов и "йндикатор Фазы, котороеснабжено блоком управления, вычислительным устройством и коммутатором,при этом "автогейератбр-"выполйенуй-- 15 равляемым, а три образца материалов(пьезокерамических резонаторов) подобраны с радиальными, продольнымии сдвиговыми колебаниями и через коммутатор подсоединены к одному иэ20 входов индикатора фазы, другой входкоторого подключен к входу измерительного четырехполюсника, а выход - куправляющим входам автогенератора иблока управления, выходы которого25 соединены со входами коммутатора ивычислительного устройства, связанного с выходом автогенератора,Недостатками прототипа является-сложность и малое быстродействие,30 так как параметры пьезокерамическихданное устройство средственно измерятпозвона 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОфИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЬЕЗОКЕРАИИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОрезонаторов вычисляются машиной поизмеренным значениям частот резонан. са и аитирезонанса, а не измеряютсяа динамическом режиме.Целью изобретения является повы"Ъание быстродействия за счет" сокра=щения объема вычислительных операций,Эта цель достигается тем,что в .устройство для измерения электрэфи вических характеристик пьезокерамических резонаторов, содержащее последовательно соединенные автогене ратор гармонических колебаний, управляемый по частоте, и измерительный.четырехполюсник с пьезокерамическимрезонатором, между выходом измерительного четырехполюсника и управляющимвходом автогенератора включены последовательно соединенные датчик амплитуды деформаций, преобразователь амплитуды деформации в постоянно напряжение и экстрематор, выход упомянутогойреобразователя амплитуды деформациив постоянное напряжение непосредственно, а вход его - через преобразователь добротности в постоянное напряжеиие,подключены к делителю, при этом 25автогенератор выполнен в виде генератора радиоимпульсов и к его выходудополнительно подключен измерительсредней частоты радиоимпульса;На чертеже приведена блок-схема ЗОустройства,Устройство работает следующимобразом.Радиоимпульсный автогенератор 1возбуждает импульсом измеряемый пьезо-З 5керамический резонатор 2. После пюекрашения действия радиоимпульса, впаузах между радиоимпульсами, пьезоэлектрический резонатор 2 продолжаетколебаться некдторое время на своейрезонансной частоте. Амплитуда свободных колебаний затухает по экспонейте соответственно его добротности,Датчик 3 амплитуды деформации вырабатывает напряжение, пропорциональноевеличине деформации, Для измерения 45амплитуды колебаний поверхности резонатора чувствительный элемент датЧика 3 может быть связан с колеблющимися поверхностями резонатораакустически, оптически, электромагнит-рным, емкостным или другим образомчерез жидкую, газообразную или твердую среду, В качестве датчика 3 могут быть использованы датчики виброМетроц типа УБВ, типа УБВС(ин-дуктивнйе датчики), Могут быть использованы пьезоэлектрические датчики, например, из кваоца или из пьезокерамики, работающие на принципепрямого пьезоэффекта.Напряжение датчика 3 поступает в 60ареобразователь 4 амплитуды деформации в постоянное напряжение и напреобраэователь 5 добротности в постоянное напряжение. На выходе преоб-.разователя 4 формируется напбямение 65 постоянного тока, пропорциональноевеличине произведения пьезомодуляна добротность. На выходе преобразователя добротности формируется напряжение постоянного тока, пропорциональное добротности. Напряжение с выходовпреобразователей 4 и 5 поступают наделитель б, на выходе которого формируется йапряжение частного пропорциональное пьезомодулю,Таким образом, выход делителя 6является носителем информации об измеряемомпьезомодуле.Для определения скорости звуканужно выявлять резонансную частоту,на которой будет максимум деформации.С целью автоматизации настройки на.,максимум амплитуды деформации выходное напряжение преобразователя 4поступает через экстрематор 7 науправляющий вход автогенератора 1,Экстрематор 7 представляет собойэкстремальную систему автоматического регулирования, самонастраивающуюся на максимальный входной параметр - на максимальную амплитудудеформации. Это возможно благодарядействию за время радиоимпульса цепиобратной связи экстрематора, котораявключает в себя автогенератор 1, перестраиваемый электронно по частоте,четырехполюсник с резонатором 2,датчик 3 амплитуды деформации и преобразователь 4. Выходное напряжениеэкстрематора - медленно меняющеесянапряжение постоянного тока, которое,изменяясь, цоздействует на цепьуправления частотой автогенератора,Частота автогенератора измеряетсяизмерителем 8 средней частоты генератбра, Отсчетное устройство измерителя средней частоты может быть проградуировано непосредственно в едйницах скорости звука, которая равнапроизведению значения резонанснойчастоты на коэффициент, характеризующий геометрические размеры пьезокерамического резонатора. Получение напряжения, пропорционального добротности, возможно по известной схеме определения добротности через декремент затухания свободных колебаний в паузах между радиоимпульсами. В такой схеме информация о добротности содержится в длительности выходного импульса, пропорциональной.условно величине измеряемой добротности резонатора. Последовательно включенный с этой схемой преобразователь длительности в напряжение сформирует аналоговый выходной сигнал, В амплитуде сигнала аналогового выхода преобразователя 5 добротности в напряжение. содержится информация о величине добротности измеряемого резонатора, эта добротность может быть измерена амплитудным индикатором,737884 формула изобретения Составитель В.СтуканТехред ИЛузьма Коррект тор Е,Д ж 1019арственногоизобретенийМ, Рауш 2657/27 ТиЦНИИПИ Госпо дела 113035, Иоскв Подписноемитета СССРоткрытийя наб д, 4,/ к к иал ППП Патен г.ужгорб ектная,Предлагаемое устройсто обладает быстродействием вследствие параллельного измерения благодаря радиоимпульсному режиму и параллельному сьему информации измеряемых параметров. Устройство для измерения электрофиэических характеристик пьезокерамических резонаторов, содержашее последовательно соединенные автогенератор гармойических колебаний, управляемый по частоте, и измерительный четырехполюсний с пьезокерамическим резонатором, о т л ич а.ю ш е е с я тем, что, с целью повышения его быстродействия, сокрашения объема измерений, между выходом измерительного четырехполюсникаи управляюшим входом автогенераторавключены последовательно соединенные датчик амплитуды деформации,преобразователь амплитудыдеформациИв постоянное напряжение и экстрема-тор, выход упомянутого преобразователя амплитуды деформации,в постоянное напряжение непосредственно, авыход его - через преобразовательдобротности в постоянное напряжениеподключены к делителю, при этом автогенератор выполнен в виде генераторарадиоимпульсов и к его выходу дополнительно подключен измеритель среднейчастоты раднонмпульса.