Устройство для измерения резонанс-ной и антирезонансной частот пьезо-керамических резонаторов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ТИЛЬСТВУСова Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 15,01.81. Бюллетень йй 2Дата опубликования описания 150181 6 01 Н 23/12 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(11) Заявитель Московский лесотехнический институт 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЗОНАНСНОЙИ АНТИРЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСХИХРЕЗОНАТОРОВ Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в электроиэмерительных установках по определению электрических параметров пьезокерамических резонаторов,Известно устройство для измерениярезонансной и антирезонансной частотпъеэокерамических резонаторов, содержащее автогенератор гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник с измеряемым резонатором,трансформатор в двумя первнчныья обмотками и двумя вторичными, одна из 5которых со средним выводом, выпрямитель на диодах 1),Однако это устройство имеет низкое качетсво контроля резонаторов.Наиболее близким к предлагаемому 20является устройство, которое состо"ит иэ автогенераторов гармоническихколебаний с элементом электроннойперестройки частоты, резистивногочетырехполюсника, преобразователя 25переменного напряжения н постоянноеоперационного усилителя и интегратора 2).В этом устройстве погрешность намерения резонансной и антирезонанс ной частот зависит от добротности измеряемых резонаторов, так как напряжение смещения определенной величины, подаваемое на один из входов операцибнного усилителя, соответствует резонансу резойаторов лишь с определенной добротностью. Если резонатор имеет добротность больше определенной, то погрешность в определении резонанса ЮЛ возрастает, что в конечном счете, приводит к низкому качеству контроля резонаторов.Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля.Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения резонансной и антирезонансной частоты пъезокерамических резонаторов, содержащее.переключатель, последовательно соединенные автогенератор гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник с измеряемым резонатором, преобразователь, операционных усилитель и интегратор, выход которого подключен к входу автогенератора гармонических колебаний, а также частотомер, связанный е входом упомянутого реэистивного четырехпо" люсннка, снабжено генератором прямо"угольных одиночных сигналов, блокомуправления реверсом и последователвно соединенными автогенератором прямоугольных сигналов, реверсивным генератором ступенчатого напряжения ирезистивным делителем, который черезпереключатель соединен с вторым входоМ операционного усилителя и с входом генератора прямоугольных одиночных сигналов, причем выход интегратора через блок управления реверсомподключен к входам реверсивного генератора ступенчатого напряжения,вход установка Окоторого соединен с выходом генератора прямоугольных одиночных импульсов.На чертеже изображена схема устройства,Схема содержит автогенератор 1гармонических колебаний с элементомэлектронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник 2 с измеряемым резонатором, преобразователь3 переменного напряжения в постоянное, операционный усилитель 4, интегратор 5, генератор б: прямоугольных импульсов одиночных сигналов, реверсивный генератор 7 ступенчатогонапряжения, блок 8 управления реверсом,автогенератор 9 прямоугольныхсигналов, частотомер 10, резистивныйделитель 11, кнопка 12.Измерение резонансной частоты происходит следующим образом.Подлежащий измерению резонаторвставляют в зажимное устройство резистовного четырехполюсника 2, Путемкратковременного нажатия кнопки 12 вположение сР устройство приводят в нгчальное состояние, которое характеризуется следующими признаками.Вследствие подачи на неинвертирующий вход операционного усилителя 4напряжения отрицательной полярности( -Епц ), которое значительно превышает напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя, напряжение на выходе операционного усилителяминимально, поэтому частота автогенератора 1 минимальна.На выходе генератора б одиночныхпрямоугольных сигналов появляетсяимпульс отрицательной полярности, который устанавливает в О реверсивный генератор 7 ступенчатого напряжения,Так как реверсивный генератор сту"ненчатого напряжения приведен в Осостояние, то напряжение на выходереэидтивного делителя 11 равноПИТЙ +й3.где В , В - значения сопротивленийрезисторов делителя.После возвращения кнопки 12 в исходное состояние (положение а) напряжение, поступающее с реэистивного делителя.11 на неинвертирующий вход операционного усилителя, также равновеличине пот, 1+1так как О состояние реверсивного 5 . енератора 7 ступенчатого напряженияподдерживается импульсом отрицательной полярности с выхода генератора бпрямоугольных одиночных сигналов.Конденсатор интегратора 5 начинает р перезаряжаться до этого напряжения;частота автогенератора 1 начинаетрасти, приближаясь к резонансной частоте резонатора. На инвертирующийвход операционного усилителя 4 поступает выпрямленное напряжение с преобразователя 3 также положительнойполярности, При равенстве напряженийна обоих входах операционного усилителя 4 частота автогенератора 1 прекращает расти и поддерживается авто матически, Это происходит по той причине, что величина напряжения смещения, подаваемого на неинвертирующийвход операционного усилителя 4 является несколько меньше, чем она была 2 бы при резонансе измеряемого резонатора. Поэтому при приращении частотыавтогенератора 1 в сторону уменьшенияили увеличения напряжения на выходеоперационного усилителя 4 всегда изменяется в противофазе входному напряжению, .Длительность импульса генератораб одиночных прямоугольных сигналоввыбирается несколько большей, чемвремя установления такого состоянияоперационного усилителя 4.По окончании действия импульса свыхода генератора б одиночных прямоугольных сигналов начинает работатьреверсивный генератор 7 ступенчатого 40 напряжения; поступающие на счетныйвход реверсивного генератора 7 ступенчатого напряжения импульсы от автогенератора 9 прямоугольных сигналовпреобразуются в ступенчатое напряжение, которое суммируется с начальнымнапряжением на резистивном делителе 11При считывании очередного импульса напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 4 возрасрр тает на одну фступеньку, напряжение на выходе операционного усилителя 4 также возрастает, что вызываетувеличение частоты автогенератора 1.Если истинный резонанс еще не наступил, то на инвертирующем входе операционного усилителя 4 также появляется такое же по величине напряжениеи, следовательно, выходное напряжение операционного усилителя 4 вновьстановится равным нулю, Наступает та- бО кой момент, когда при очередном импульсе выходное напряжение операционного усилителя не возвращается к нулевому значению, что говорит о том, чтоистинный резонанс проходит. Напряже ние (уже не нулевое) с выхода интегратора 5 воздействует на блок 8 управления реверсом резистивного генератора 7 ступенчатого напряжения так, что следующий +1 импульс, поступающий на вход реверсивного генератора ступенчатого напряжения, вычитается из суммы предыдущих поступивших импульсов.С приходом и+1 импульса напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 4 вновь принимает значение, соответствующее истинному резонансу измеряемого резонатора.Напряжение на выходе операционного усилителя 4 вновь становится равным нулю. Таким образом, после достижения истинного резонанса система все время совершает колебания вокруг истинного резонанса на величину одной ступенЬки. Чем меньше по напряжению эта ступенька, тем точнее определяется резонанс измеряемого резонатора.Измерение антирезонансной частоты осуществляется аналогично измерению резонансной частоты, но напряжение смещения на неинвертирующем входе операционного усилителя 4 имеет отрицательную полярность. Это необходимо для того, чтобы частота автогенератора 1 в исходном состоянии была максимальной для данного поддиапазона частот, Резонанс так же, как и антирезонанс замеряется частотомером 10Формула изобретенияУстройство для измерения резонансной и антирезонансной частот пьезОкерамических резонаторов, содержащеепереключатель, последовательно соединенные автогенератор гармоническиколебаний с элементом электроннойперестройки частоты, резистивный четырехполюсник с измеряемым резонатором, преобразователь, операционныйусилитель и интегратор, выход которого подключен к входу автогенераторагармонических .колебаний, а такжечастотомер, связанный,с входом упо мянутого резистивного четырехполярника, о т л и ч а ю щ е е с я темчто, с целью повышения точности инадежности контроля, оно снабженогенератором прямоугольных одиночных 15 сигналов, блоком управления реверсоми последовательно соединенными автогенератором прямоугольных сигналов,реверсивным генератором ступенчатогонапряжения и реэистивным делителем, ;р который через переключатель соединенс вторым входом операцианного усилителя и с входом генератора прямоугольных одиночных сигналов, причем выход,интегратора через блок управленияреверсом подключен к входам реверсивного генератора ступенчатого напряжения, вход установки "0" которогосоединен с выходом генератора прямоугольных одиночных импульсов. ЗОИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Расчет элементов импульсныхрадиотехнических устройств. Госэнергоиздат, 1963, с. 15.352Авторское свидетельство СССРР 414544, кл. 6 01 В 23/12, 1974 прототип).тель В.СтепаИ.Коштура Тираж 741рственного комитетзобретенийи открыЖ, Раушская на Заказ ное 113т,ЮЬа ш 5 т МЕ ЕМ Патент Филиал жгород, ул. Проектная, 4 64/63ВНИИПИ ГОСУпо делам035, Иоскве е а ш а ш аи а ш ат орректор Ю.Макарен ПодпиСССРийе, д, 4/5