Устройство для определения температурных параметров кварцевых резонаторов

СОЮЗ СОВЕТСНИХОАЗЭОЩекииРЕСПУБЛИК,(19) (11) 3(51) 0 01 Н 29/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оизвомерелнен(54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ О ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕЗОНАТОРОВ, содержащее д лируемых источника тепла, тельно соединенные кварце натор, возбудитель, компа тоты, второй вход которог РЕДЕЛ ВАРЦЕ а нер после ый ре атор соед 1 Я гуовао- аснен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Пензенский филиал Всесоюзного .научно-исследовательского технологического института приборостроения(56) 1. Патент США У 4084131,кл. С 01 В 29/22, 1978.2. Авторское свидетельство СССРВ 855941, кл. о 01 в 29/22, 1979(прототип),с генератором опорной частоты, блок измерения максимального отклонения частоты, а также блок измерения коэффициента параболы, первый вход которого соединен с выходом компаратора частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения пр дительности измерения, блок из ния коэффициента параболы выпо в виде последовательно соединенных инвертора., сумматора и вычитателя, а также элемента ИЛИ, причем второй вход блока измерений коэффициента параболы соединен с выходом блока измерения максимального отклонения частоты и объединен с вторыми входа- ми сумматора-вычислителя и первым Е входом элемента ИЛИ, блока измерения коэффициента параболы, при этом второй вход элемента ИЛИ измерения коэффициента параболы соединен с .выходом сумматора.Изобретение относится к измери-. тельной технике и предназначено для контроля температурно-частотной характеристики (ТЧХ) кварцевых резонаторов (КР 1 в диапазоне заданных температур.Известно устройство для определения экстремальной точки ТЧХ КР, содержащее последовательно соединенные кварцевый резонатор, возбудитель, частотный компаратор и блок измере О ния максимального отклонения частоты 1) .Недостатком устройства является то, что оно не определяет коэффициент. параболы ТЧХ. Кроме того, точность определения температуры экстремальной точки для КР, имеющих большой технологический разброс параметров ТЧХ, низка, так как значение коэффициента параболы должно быть известно и постоянно.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения температуры экстремальной точки и коэффициен та параболы ТЧХ КР, содержащее три нерегулируемых источника тепла, возбудитель с испытуемым КР, подключенный к компаратору частоты, второй вход которого соединен с управляеьим генератором опорной частоты, а выход соединен с блоком измерения максимального отклонения частоты и блоком измерения коэффициента параболы 2).Недостатками известного .устройства являются низкая производительностьЗ 5 контроля вследствие наличия трех источников тепла, на каждом из которых контролируемый КР должен выдерживаться, устройство не определяет максимальное отклонениечастоты вдиапазоне 40 температур, при этом коэффициент параболы определяется с большой погрешностью, так как на участке измерения по двум точкам парабола ТЧК практически аппроксимируется прямой линией.45Цель изобретения - повышение производительности измерения, а также увеличение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем два нерегулируемых источника тепла, последовательно соединенные кварцевый резонатор, возбудитель, компаратор частоты, второй вход которого соединен с генератором опорной частоты, блок измерения максимального отклонения частоты, а также блок измерения коэффициента параболы, первый вход которого соединен с выходом компаратора частоты, блок измерения коэффициента параболы, выполнен в ви де последовательно соединенных инвертора, сумматора и вычислителя, а также элемента ИЛИ, причем второй вход блока измерения коэффициента параболы соединен с выходом блока измерения максимального отклонения частоты и объединен с вторыми входами сумматора, вычислителя и первым входом элемента ИЛИ блока измерения коэффициента параболы, при этом второй вход элемента ИЛИ блока измерения коэффициента параболы соединен с выходом сумматора.На фиг1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - ТЧХ резонатора.Устройство (фиг, 1) содержит последовательно соединенные кварцевый резонатор 1, возбудитель 2, компаратор 3 частоты, второй вход которого соединен с генератором 4 опорной частоты, блок 5 измерения максимального отклонения частоты, содержащий диод б, накопительный конденсатор 7, разрядный резистор 8, ключ 9, усилитель 10, а.также калибровочный резистор 11, блок 12 измерения коэффи.циента параболы, выполненный в виде последовательно соединенных инвертора 13, сумматора 14 и вычитателя 15, а также элемент ИЛИ 16 и нерегулируеьые источники 17 и 18 тепла. На выход 19 выводится значение коэффициента параболы, на выход 20 - значение температурыТо, соответствующей частоте то в экстремальной точке ТЧХ, на выход 21 - значение максимального отклонения частоты КР 6 1 д в заданном диапазоне температур Т - ТТЧХ кварцевого резонатора может быть представлена квадратичной параболой видад 1:- р-т,1график которой представлен на фиг.2.Устройство работает следующим образом.Источник 17 тепла имеет фиксированную температуру Т 1, более низкую, чем То, а источник 18 тепла имеет фиксированную температуру Т 2 более высокую, чем Т фиг. 2) .Испытуемый кварцевый резонатор 1 помещается в зону источника 17 тепла и его температура устанавливается равной значению Т. Частота кварцевого резонатора 1 при температуре Т имеет значение 11Сигнал с возбудителя 2 поступает на вход компаратора 3 частоты, на второй вход которого подается сигнал с генератора 4 опорной частоты. Перед каждым циклом измерения частота генератора 4 опорной частоты устанавливается равной значению 1, и поддерживается в течение всего цикла измерения.Напряжение на выходе компаратора 3 частоты при этом равно нулю. При изменении температуры испытуемого кварцевого резонатора 1 изменяется его частота и на выходе компаратора3 частоты возникает напряжение, про" порциональное относительному отклонению частоты от ЕПредварительно накопительный конденсатор 7 разряжается через разрядный резистор 8 путем замыкания клю ча 9. Затем испытуемый резонатор 1 перемещается в зону с температурой Т , при этом частота импытуемого резонатора 1 изменяется и стремится к значению Е 1 , проходя через свое 10 максимальное значение 10 . Сигнал с выхода компаратора 3 частоты имеет положительный знак и через открытый диод 6 поступает на накопительный конденсатор 7, играющий совмест но с усилителем 10, имеющим высокое входное сопротивление, роль запоминающего устройства. При достижении частотой испытуемого резонатора 1 значения 1 на накопительном конденсаторе 7 накапливается напряжение, пропорциональное максимальному отклонению частоты АЕ с выхода компаратора 3 частоты. Далее частота испытуемого резонатора 1 уменьшается до значения Е, и сигнал с выхода компаратора 3 частоты также уменьшается, оставаясь положительным. В итоге к диоду 6 прикладывается запирающее напряжение, накопительный конденсатор 7 отключается от выхода ЗО компаратора 3 частоты, так как в этом случае закрытый диод 6 имеет высокое сопротивление. Сигнал с компаратора 3 частоты, пропорциональный разности частот Е и Е, , 35 поступает через инвертор 13 на вход сумматора 14, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный й 1 . На выходе сумматора 14 формируется сигнал пропорциональный 4 О ЬЕ 1.Значения 111 и ьЕ поступают в вычислитель 15 для определения значения температуры Т, соответствую щей экстремальной точке из соотноше ния ТО которое определяется путем решения системы уравнений й =-Т,-Т 2АЕ( где К =ЕНа выходе 20 выдается значение темперИ.уры Т экстремальной точки.Яа выходе 19 выдается значение коэффициента параболывЕ,Т,-Т 1 гТаким образом, определяются основные температурные параметры кварцевых резонаторов, установленные стандартом МЭК: температура экстремальной точки и коэффициент параболы.Через элемент ИЛИ 16 проходит большой, иэ двух. поступающих на ее входы, сигнал Ь 11 или 6 и на выходе 21 выдается значение 61 мокс максимальное отключение частоты в заданном диапазоне температур Т 1 ( Т( ТПо сравнению с известным пРедложенное устройство обладает более высокой точностью и большей производительностью, так как в известном измерение коэффициента параболыве- дется с остановкой на третьем источнике тепла, на что необходимо дополнительное время, а также позволяет дополнительно измерять максимальное отклонение частоты в заданном диапазоне температур,1078361 Составцте Техред А,Б В.Новинец ловКорректор А.Тяско,ктор А.Шандо ектная, 4 . лиал ППП "ПатенТ", г. ужгород, у аз 952/39 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4