Способ допускового контроля пьезоэлектрических резонаторов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 191 5)4 С 01 К 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сЗ Бйр.1;:; ц .,ог ло ия КОВОГО КОНТРОЛЯ РЕЗОНАТОРОВ(54) СПОСОБ ДОПУ ПЬЕЗОЗЛЕКТРИЧЕСКИХ (57) Изобретение рительной техник пользовано для д пьезоэлектрическ частности кварце бротности, стати сопротивлению из тся к изме ет быть ис тно вого конт онаторов,х р ых,частоте, домкости иЦелью изобеско ля ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Пензенский филиал Всесоюзннаучно-исследовательского техноческого института приборостроен(56) Установка автоматизированнаядля разбраковки кварцевыхрезонатров АМЦ 1557, 1983,ретения является упрощение и повышение производительности контроляпьезоэлектрических резонаторов.Устройство, реализующее способ, содержит контактирующий узел 1 с контролируемым пьезоэлектрическим резонатором, нагрузочную емкость 3, ключ4, блок 5 управления, измерители 6и 7 добротности и частоты резонансных колебаний, блоки 8-11 заданияграниц соответственно по статическойемкости, сопротивлению изоляции,добротности и частоте, блоки 12-15сравнения, индикатор 16 результатовконтроля, вычислительное 17 и запоминающие 18 и 19 устройства, двухканальный коммутатор 20. Последовательность выполняемых по способу операций и формулы для выполнения сопротивления изоляции пьезоэлектрического резонатора приводятся в описании изобретения. 2 ил,(2) где С и С 40 50 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для допускового контроля пьезоэлектрических резонаторов, в частности кварцевых, по частоте, добротности, статической емкости и сопротивлению изоляции.Целью изобретения является упрощение и повышение производительности контроля пьезоэлектрических ре Озонаторов,На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства для осуществленияпредложенного способа, на фиг, 2 -эквивалентная электрическая схема 15пьезоэлектрического резонатора снагрузочной емкостью.Устройство (фиг. 1) содержит контактирующий узел 1 с контролируемымпьезоэлектрическим резонатором 2,нагрузочную емкость 3, ключ 4, блок5 управления, измерители 6,. 7 добротности и частоты резонансных колебаний, четыре блока 8-11 задания границ группы допуска соответственно по 25статической емкости, сопротивлениюизоляции, добротности и частоте, четыре блока 12-15 сравнения, индикатор 16 результатов контроля, вычислительное 17 и,запоминающие 18, 19 30устройства и двухканальный коммутатор20. На фиг. 2 обозначены; динамическая индуктивность 21; динамическаяемкость 22, динамическое сопротивление 23, статистическая емкость С 24 исопротивление 25 изоляции К пьезоэлектрического резонатора, нагрузочная емкость 26 (емкость 3 по фиг. 1),Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом,В исходном состоянии с помощьюблока управления 5 ключ 4 закрыт и,следовательно, нагрузочная емкость3 отключена, выходы измерителей 6 и7 через коммутатор 20 соединены с входами соответственно запоминающихустройств 18 и 19, работающих в режиме запоминания (слежения за входными сигналами); на выходах блоков 811 установлены сигналы, соответствующие заданным границам групп допускапо статической емкости, сопротивлению изоляции, добротности и частоте,При этом при установке в контактирующий узел 1 пьезоэлектрического резонатора 2 с помощью измерителей б и7 измеряются соответственно доброт 97 2ность Я и частота последовательногорезонанса Г резонатора 2. Выходныесигналы измерителей 6 и 7, соответствующие Я и Г, через коммутатор 20поступают на входы запоминающих устройств 18 и 19. По окончании измерения Я и Й по сигналам блока 5 управления сначала запоминающие устройства 18 и 19 переходят из режима запоминания в режим хранения, т.е. приизменении выходных сигналов измерителей 6 и 7 выходные сигналы блоков18 и 19 не изменяются и остаются пропорциональными измеренным величинамЯ и .Е, затем выходы измерителей 6 и7 с помощью коммутатора 20 подключаются непосредственно к входам вычислительного устройства 17, и, наконец, размыкается ключ 4 и последовательно с контролируемым резонатором2 включается емкость 3, При этом спомощью измерителей 6 и 7 измеряются добротность Я и частота резонансных колебаний Г двухполюсника,образованного последовательным соединением резонатора 2 и нагрузочнойемкости 3. Анализируя схему, приведенную на фиг, 2, нетрудно показать,что величины Я и К этого двухполюсника определяются выражениями соответственно статическая и динамическаяемкость пьезоэлектрического резонатора;соответственно частота последовательногорезонанса и добротность пьезоэлектрического резонатора;Ен и 1 - соответственно частота резонансных колебаний и добротность пьезоэлектрического резонатора с нагрузочнойемкостью С,Кц - сопротивление изоляции пьезоэлектрического резонатора.Уменьшение добротности 1 по сравн нению с 1 объясняется тем, что Я измеряется на частоте последовательного резонанса резонатора 2, на которой его полное сопротивление мини13073 Способ допускового контроля пьезоэлектрических резонаторов, включающий в себя измерение добротностипьезоэлектрического резонатора безнагрузочной емкости и частоты резонансных колебаний пьезоэлектрического резонатора с известной нагрузочной емкостью и сравнение полученныхрезультатов с заданными границамигрупп допуска контролируемых электрических параметров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения производительности контроля, дополнительно измеряют частоту последовательного резонансапьезоэлектрического резонатора и добротность с нагрузочной емкостью, астатическую емкость и сопротивлениеизоляции пьезоэлектрического резонатора определяют соответственно по формулам(4) Е С---- -С2(-)С( Йн) мально и равно его динамическому сопротивлению 23, не превышающему нескольких десятков килоом, Сопротивление 25 изоляции обычно на несколько порядков выше, поэтому оно не вли яет на величину Я. Если же сопротивление 25 изоляции сравнимо с динамическим сопротивлением 23 (например, за счет частичного или полного замыкания электродов резонатора 2), то 10 резонатор 2 не возбуждается, что приводит к разбраковке его как негодного и по добротности Я, и по частоте Е.При подключении к резонатору 2 15 нагрузочной емкости 3 резонатор 2 возбуждается на частоте Г, отличной от частоты последовательного резонанса Г. При этом сопротивление динамической ветви (элементы 21, 22. 20 и 23) резонатора 2 резко возрастает и при малых сопротивлениях изоляции 25 последние оказывают существенное влияние на величину готерь в резонаторе 2, т,е, на Я. Эту зави симость О, от К и отражает выражение (1).Таким образом, на входы вычислительного устройства 17 с.выходов измерителей 6 и 7 через коммутатор 20 ЗО поступают сигналы, соответствующие Ян и Й, а с выходов запоминающих устройств 18 и 19 - сигналы, соответствующие Я и Г. В вычислительном устройстве 17 ведется обработка этих 35 сигналов в соответствии с алгоритмами, определяемыми выражениями2 Ин-Е) О Он. (3)е н ЕС(0-Я )н 40 вытекающими из формул (1) и (2). Поскольку нетрудно осуществить измере 45ние частот 2 и Е с относительнойпогрешностью не хуже 0,0001-0,001%,добротностей Я и Я н с относительнойпогрешностью не хуже 2,5-5%, а такженормировать Сн с относительной погрешностью 2-3% и считать (при отлаженном технологическом процессе изготовления) для большинства известных пьезоэлектрических, в частностикварцевых, резонаторов произведениеЕ С постоянной для каждого типа резонатора величиной (с относительнойпогрешностью 5-10% при доверительной вероятности 0,95-0,98)., то в ре 97 4зультате выполненных вычислений на выходах вычислительного устройства 17 появятся сигналы, соответствующие величинам С , К (с относительными погрешностями порядка 10-15%), Я и Йн контролируемого пьезоэлектрического резонатора 2. По окончании допускового контроля параметров резонатора 2 с помощью блока управления 5 узлы 4, 18, 19 и 20 устройства возвращаются в исходное состояние, и при установке в контактирующий узел 1 очередного пьезоэлектрического резонатора цикл работы устройства повторяется.Поскольку в предложенном способе допускового.контроля пьезоэлектрических резонаторов нет необходимости измерять все четыре параметра Со, К, 0 и Х, а измерение величинЕ и 0, Е осуществляется одними и теми же измерителями 6 и 7, производительность контроля возрастает примерно в 2 раза. формула изобретения где С и С - соответственно ста- о тическая и динамическая емкость пьезоэлектрического резонатора;1307397 ь М,КаменскииОлейник остав ехред актор М.Циткин,Пилипенк ре Заказ 1629/46 Тираж 731 писное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Прое Г и Ц - соответственно частота последовательного резонанса и добротность пьезоэлектрического резонатора;Г и Я - соответственно частотарезонансных колебаний и добротность пьезоэлектрического резонатора с нагрузочной емкостью С; К " сопротивление изоляцийпьезоэлектрического резонатора;