Устройство для автоматического измерения частот минимального или максимального импендансов пьезоэлектрических резонаторов

Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл.З С 01 й 29/22 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621, 317.75(088 8) Дата опубликования описания 151 180,(72) Авторы изобретения С. П. Тимошенко и В. Г, Парфенов 3 ТБ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО,ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТ МИНИМАЛЬНОГОИ МАКСИМАЛЬНОГО ИМПЕДАНСОВПЬЕЭОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ Это приводит к многократному проскакиванию через экстремальную точку при ее первоначальной автонастройке, то есть кжесткому.режиму автонастройки,Кроме того, известное устройствоимеет невысокую широкополосность,Для исполнения его широкополосным,необходимы сложные схемы фазостабильных усилительных каскадов.Целью изобретения является расширение широкополосности, повышениеточности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического измерения частот минимального или максимального импедансов пьезоэлек" трических резонаторов, содержащее последовательно соединенные автогенератор с электронным управлением частотой, резистивный четырехполюсник для подключения испытуемого ,пьезоэлектрического резонатора, согласующий усилитель и измеритель средней частоты, дополнительно введены :последовательно подсоединенные к выходу согласующего усилителя амплитудный детектор, усилитель низкойчастоты, Фазоинвертор, электронный. Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерений резонансных частот электрических колебательных систем в частности частот минимального или максимального импеКданса пьезоэлектрических резонаторов (ПЭР).Известно устройство для измерения резонансной и антирезонансной частот, содержащее автогенератор с цепями электронного управления частотой, резистивный четырехполюсник с испытуемым резонатором, частотомер, дискретный фазовращатель, балансный Фазовый дискриминатор, элен тронный усилитель и ЙС-цепь, которая реализует метод фазовой автонастройки на нуль Фазы фазочастотной характеристики измеряемого ПЭР 1).В случаях отсутствия перехода фа зы через нуль в измеряемых ПЭР известное устройство не самонастроится на резонансную или антирезонансную частоту. Следовательно, в этих случаях резонансная или антирезонансная 25 частота не будЕт определена.Другим недостатком известного устройства является постоянство скорости самонастройки как вблизи так ивдали от экстремума, 30ключ, интегратор и аналоговый сумматор, выход которого подключен к автогенератору, а второй вход сумматора подключен к выходу генераторанизкой частоты и ко входу управления электронным ключом.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2изображена амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) ПЭР и поисковые сиг"налы; на фиг, 3 показаны временныедиаграммы в различных контрольныхточках устройства.Устройство состоит иэ автогенератора 1 с электронным управлением частотой,резистивного четырехполюсника2 для подключения испытуемого ПЭР,согласующего усилителя 3, амплитудного детектора 4, усилителя низкойчастоты 5, фазоинвертора б,-элек-.тронного ключа 7, интегратора 8,аналогового сумматора 9, генераторанизкой частоты 10 и измерителя средней частоты 11.Принцип самонастройки на максимумАЧХ ПЭР заключается в следующем.При воздействии на ПЭР частотномодулированным сигналом, фаза Фогибающей амплитуды выходного сигнала четырехполюсника до максимума АЧХПЭР будет отличаться на 180 О от фазыР огибающей амплитуды выходного сигнала четырехполюсника после максимума АЧХ ПЭР (фиг. 2), Это различиефаз можно использовать для органиэации движения рабочей точки к максимуму АЧХ. На резонансной частотеОда, соответствующей максимуму АЧХПЭР (см. фиг. 2), это различие фаэисчезнет,Устройство работает Следующим образом.Выходной сигнал низкочастотного генератора 10 через аналоговый сумматор 9 модулирует частоту автогенератора 1. Частотно-модулированный сигнал автогенератора 1 поступает на четырехполюсник 2 с испытуемым резонатором. Сигнал с выхода четырехполюсника преобразуется усилителем 3, детектируется амплитудным детектором 4, на выходе которого выделяется низкочастотная огибающая модулированного сигнала частотой Ш и после усиления усилителем 5 низкой частоты поступает на фаэоинвертор б; на выходах которого формируется два сигнала, частотой од с взаимопротивоположными фазами. Сигналы с выходов фазоинвертора б поступают на входы электронного ключа 7. Электронным ключом 7 управляет генератор 10 таким образом, чтобы в положительный полупериод управляющего сигнала (фиг. За) интегратор 8 подключался к неинвертирующему выходу фазоинвертора б, а в отрицательный полупериод интегратор 8 подключался к инвертируюжму выходу фазоинвертора 6. В ре растающем склоне АЧХ ПЭР (фиг. 2).И наоборот, отрицательный сигналинтегратора должен обеспечивать уменьшение частоты автогенератора 1при работе на спадающем участке АЧХПЭР, В этом случае устройство авто 50 матически самонастроится на частотумаксимума, т.е. на резонансную частоту испытуемого ПЭР. 55Отсчет измеряемых частот берутпо измерителю средней частоты 11,При измерении частоты минимального импеданса ПЭР включают последовательно с резистором, с которого 40 снимается выходное напряжение четырехполюсника.При измерении частоты максимального импеданса ПЭР включают в вертикальную ветвь четырехполюсникан выходной сигнал берут с ПЭР, котозультате на входе интегратора 8 иэвыходного сигнала усилителя 5 низкой,частоты огибающей (фиг. Зб) формируется сигнал из двух полуволн,вторая полуволна которого перевернута на 180 . На выходе интегратора6образуется постоянное напряжение всоответствии с постоянной составляющей Оо входного сигнала интегратора,фиг. Зв). Выходное постоянное.на пряжение интегратора суммируетсяаналоговым сумматором 9 с поисковымсигналом генератора 10 и сдвигаетнесущую частоту автогенератора 1.При этом воэможнЫ три варианта,когда в первоначальный момент времени= 0,(ПЭР только что вставленв четырехполюсник) частота автогенератора 1 может сказаться ниже частоты резонанса Ю(ЮО- это вариантвыше частоты резонанса Ь 3 ) Яц 26 вариант И , или равной частоте резонанса Ша Мо - вариант м (фиг. 2, 3),Для всех трех вариантов форма модулирующего поискового сигнала изображена на фиг. 3 (случай а). При 25 этом сигнал на выходе усилителя 5низкой частоты будет таким как онпоказан на фиг. Зб. Сигнал на выходепереключателя, и, следовательно, навходе интегратора будет состоятьтолько иэ положительных полуволнвариант 1 , либо из отрицательныхполуволн, либо знакопеременным (фиг.Зв) .Очевидно, что выходной сигнал интегратора для случаев фиг. Зв будетлибо положительной полярности (домаксимума АЧХ-вариант 1 ), либо отрицательной полярности (после максимума АЧХ - вариант Т ), либо будетравен нулю .(вариант В , соответ ствующий настройке на резонанс ПЭР).Положительный сигнал интегратора,который суммируется в аналоговомсмесителе с модулирующим поисковымсигналом, должен увеличивать часто ту.автогенератора. при работе на воэрый через дополнительный резисторподключают к автогенератору,Формула изобретенияУстройство для автоматического измерения частот минимального нлн максимального импедансов пьезоэлектрических резонаторов, содержацее последовательно соединенные автоге нератор с электронным управлением частотой, резистивный четырехполюсник для подключения испытуемого пьезоэлектрического резонатора, согласуюций усилитель и измеритель средней частоты, о т л и ч а ю ц е е с я тем,что, с целью расширения широкополосности, повышения точности измерения,в него дополнительно введены после-дов ательно подсоединенные к выходусогласуюцего усилителя амплитудныйдетектор, усилитель низкой частоты,Фазоинвертор, электронный ключ, интегратор и аналоговый сумматор, выходкоторого подключен к автогенератору,а второй вход сумматора подключенк выходу генератора низкой частотын ко входу управления электроннымключем.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 414544, кл, С 01 В 23/12, 1976.779926ФиаЪт йфИИПИ Заказ 9318/11 Тираж 1019 Подпи филиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул. Проектная,