Цифровой измеритель динамических температурно-частотных характеристик кварцевых резонаторов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 976402 61) Дополнительное к авт. с 22) Заявлено 0405,81 (21) ид-ву 328 3800/18-21)М Кп 3 С 01 В 29/22 присоединением заявки Йо23) ПриоритетОпубликовано 23.11.82. Государственный комите ССС Р по делам изобретений и открытий(088,8 ) ата опубликования описания 23.118 Я.Баржин, Ф,Ф.Колпаков, Ю.С.Шмалий Л.Л,ВЕприи Ю.П.Кузьмин 2) Авторы зобретеии 71 Заявител Харьковский ордена Ленива авиационный инститим. Н.Е.Жуковского ФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУРНОСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ 54) етенитехниразрх компиэмерпа Изо ьно ано относится к иэм е и может быть и ботках циФровых лексов, предназн ния статических ет ов ква евых те зо ри ных ми поль- зме- чен- дина- еэоль н не 20 0 ческих рам Р рц р наторов.Известно. устройство автоматической регистрации температурно-частотных характеристик кварцевых резонаторов, содержащее эадатчик температуры, канал стабилизации температуры, кварцевый автогенератор, два смесителя, два генератора опорной частоты, Фильтр, умножитель частоты, линейный преобразователь частоты, регистратор 11.Известное устройство обладает достаточной точностью.Наиболее блиэкиМ по своей технической сущности к изобретению является устройство, содержащее последовательно соединенные Формирователь импульсов, блок управления, преобразователь период-код, первый блок оперативной памяти и регистраторт последовательно соединенные блок опроса и второй блок оперативной памяти, а также счетчик импульсов, делитель, частоты, элемент И, триггер и дополнительный преобразователь периодкод, первый вход усилителя частоты подключен к первому выходу блока управления, первый вход счетчика импульсов подключен к первому входу преобразователя период.-код и второму входу первого блока оперативной памяти, третий вход которого подключе к второму выходу блока опроса, третий выход последнего соединен с вторым входом регистратора, третий вход последнего подключен к первому выходу второго блока оперативной памят второй выход блока управления соединен с вторым входом второго блока оперативной памяти, а выход Формиро" вателя импульсов соединен с вторым входом делителя частоты, выход счетчика импульсов подключен к первому входу элемента И и к второму входу блока управления, второй вход элемента И соединен.с первым выходом блока управления, .выход элемента И соединен с входом триггера, выход которого подключен к входу дополнитель,ного преобразователя период-код, выход последнего соединен с вторым входом блока оперативной памяти 1 21.Однако известное устройство обла- дает низкой точностью при восста 976402новлении динамических темпсратурночастотньх характеристик ( ДЧХ 1, таккак точки измерения по оси временирасполагаются равномерно,Целью изобретения явлнетсн повышение точности измерения 5Эта цель достигается тем, что вцифровой измеритель динами вских температурно-частотных характеристиккварцевых резонаторов, содержащийпоследовательно соединенные формиро Ователь импульсов, блок управления,преобразователь период-код, первыйблок оперативной памяти и регистратор, последовательно соединенныеблок опроса и второй блок оперативной памяти, а также счетчик. импульсов и делитель частоты, первый входкоторого подключен к первому выходублока управления, первый вход счетчика импульсов подключен к первомувходу преобразователя период-коди второму входу первого блока оперативной памяти, третий вход которогоподключен к второму выходу блока опроса, третий выход последнего соединен с вторым входом регистратора,третий вход которого подключен к первому выходу второго блока оперативной памятИ, второй выход блока управления соединен с вторым входомвторого блока оперативной памяти, авыход формирователя импульсов соединен с вторым входом делителя частотывведены последовательно соединенныепреобразовательный блок, задатчиктемпературы и автогенератор, последовательно соединенные дешифратор,коммутатор, селектор импульсов исчетчик текущего времени, первый выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов, второй 40вход которого соединен с выходом автогенератора, при этом второй входсчетчика текущего времени подключенк второму выходу блока управления,второй выход счетчика, текущего времени соединен с третьим входом второго блока оперативной памяти, третий выход блока управления подключенк входу преобразовательного блока,выход делителя частоты соединен свторым входом коммутатора, выход которого подключен к второму входусчетчика импульсов, выход последнегосоединен с входом дешифратора, второйвход селектора импульсов соединенс выходом формирователя импульсов,а выход селектора импульсов подключенк второму входу преобразователя период-код и к четвертому входу второго блока оперативной памяти.60На фиг. 1 показана Функциональная схема измерителя; на фиг, 2 - временные диаграммы функции измен ния температуры и динамических температурно-частотных характеристик ( ДТЧХ). 65 Цифровой измеритель ЛТЧХ содержитзадатцики 1 температуры, автогенератор 2, преобэразователт ныл блок 3,предна:эначенннй для управления температурой до определенному законутермокамера с температурой, регулируемой напряженном), блок 4 управления, формирователь 5 импульсов,делитель б частоты, коммутатор 7)счетчик 8 текущего времени, блок 9оперативной памяти, селектор 10, преобразователь 11 период-код, счетчик12 импульсов, дешифратор 13, блок14 опроса, блок 15 оперативной памяти, регистратор 16.Работа циФрового измерителя врежиме измерения заключается в следующем.В исходном состоянии делитель б,счетчик 8, блок 9, преобразователь11, счетчик 12 и блок 15 обнуленыи закрыты для информационных. сигналов по входам, связанным с выходамиблока 4 управления. На выходе блока3 имеется начальное напряжение Е,которому соответствует начальная температура в задатчике 11, Импульсыисследуемой частоты с вйхода формирователя 5 поступают непрерывно навход блока 4 управления и на закрытыевходы делителя б и селектора 10.В определенный момент времени, спривязкой к фронту информационногоимпульса, блок 4 управления открывает делитель б, счетчик 8, блок 9,преобразователь 11 период-код, счетчик 12 и запускает блок 3, на выходекоторого начинает изменяться напряжение по предварительно установленному закону, Изменение напряжениявызывает изменение температуры фиг.2)в результате чего изменяется частотакварцевого резонатора ( Фиг. 2),Делитель б частоты непрерывно делит частоту 1 , причем выходы, соответствующие различным коэффициентамделения, подключены к второму входукоммутатора 7.Функция изменения частоты кварцевого резонатора как в статическом,так и в динамическом режимах обычноимеет сложный характер ( особенно вдинамике)(фиг. 2), причем с высокойточностью необходимо контролироватьхарактерные экстремальные точки( на фиг. 2 точки 17 и 18), а такженекоторые особые точки ( на Фиг. 2точка 19), Остальные участки восстанавливаются достаточно точно прибольшой дискретности точек измерения. Очевидно, что для высокоточноговосстановления всей функции ДТЧХможно контролировать частоту колебаний с постоянным шагом измерения,обеспечивающим требуемую точностьна наиболее важных участках. Однакопри этом необходимо использовать многоячеечные блоки памяти, что не явФормула изобретения ляется обоснованным и требует повышенных аппаратурных затрат.Для уменьшения числа ячеек памяти при сохранении точности функция установления частоты характер которой обычно известен и 1(еобходимо лишь с высокой точностью восстанавливать ее, разбивается на участки с различными коэффициентами дискретизации (на фиг. 2 участки 1, 11, 111, У,(/, (1 ), Выбираются коэффициенты деления делителя б (на фиг. 2 коэффициентыиф)В начале измерительного цикла коммутатор 7 пОдключает к входам счетчика 12 и селектора 10 выход делителя с коэффициентом и . Положительным импульсом частоты 1/и открывается селектор 10, при этом на его выходе появляется ближайший после открытия импульс длительностью, равной периоду исследуемой частоты, который преобразуется в код преобразователем 11. Код импульса с выхода преоб. раэователя 11 переписывается в блок 15.По окончании импульса частоты Г/и, селектор 10 закрывается. С появлением следующего положительного импульса частоты Г/и, селектор 10 открывается и процесс преобразования - записи ближайшего после момента открытия селектора 10 импульса повторится.Импульсы частоты Г/и считаются счетчиком 12. Дешифратор 13 выдает импульс переключения коммутатора в случае появления на выходах счетчика 12 кодов определенных чисел, равных числам точек измерений на информационных участках. Например, на участке 1 измерения ( фиг. 2) число информационных точек равно четырем. С появлением на выходе счетчика 12 кода числа "четыре" дешифратор срабатывает и переключает коммутатор 7, который в свою очередь подключает к первому входу счетчика 12 выход делителя, соответствующий коэффициенту ИПосле этого процесс преобразования записи периодов исследуемой частоты повторяется до переключения коммутатора 7 и т.д.В начальный момент измерений запускается счетчик 8 текущего времени, функция которого заключается в формировании шкалы времени. На выходе счетчика 8 всегда имеется код текущего времени, который фиксируется следующим образом. После открытия селектора 10 передним фронтом импульса, поступающего на преобразователь 11 период-код, код текущего времени переписывается в блок 9 оперативной памяти. Процесс записи кодов текущего времени продолжаетсядо определенного момента времени, устанбвленного предварительно, по истече нии которого формирователь 5 закрывается по первому входу сигналом свыхода счетчика 8 текущего времени,Процесс измерения законченТаким образом, в результате измерения в блоках 9 и 15 оперативной па 5мяти оказались записанными коды текущего времени и соответствующие имкоды информационных периодов на всемучастке функции изменения частоты.В режиме считывания блок 14 опро 10 са опрашивает с определенной цикличностью блоки 9 и 15, информацияс выходов которых фиксируется регистратором 16. Формируется шкала текущего времени и соответ твующая функция15 изменения частоты - динамическая температурно-частотная характеристикакварцевого Резонатора ( фиг. 2).Предлагаемый цифровой измерительможет найти применение на предприятиях-изготовителях кварцевых резонаторов, а также на входном контролепредприятий-потребителей, посколькустатические и динамические температурно-частотные характеристики резонаторов являются важными метрологическими показателями,Существенное повышение точностиизмерения ДТЧХ при заданных аппаратурных затратах ( или уменьшение ап "паратурных затрат при заданной точ 30ности) на наиболее важных участках,достигнутое в результате неравномерного распределения информационныхточек, выгодно отличает предлагаемый измеритель от известных.35 ЦиФровой измеритель динамических 40 температурно-частотных хар-ктеристиккварцевых резонаторов, содержащийпоследовательно соединенные Формирователь импульсов, блок управления,преобразователь период-код, первый 45 блок оперативной памяти и регистратор, последовательно соединенные блокопроса и второй блок оперативнойпамяти, а также счетчик импульсови делитель частоты, первый вход ко торого подключен к первому выходублока управления, первый вход счетчика импульсов подключен к первомувходу преобразователя период-код ивторому входу первого блока оперативной памяти, тРетий вход котоРогоподключен к второму выходу блока оп.роса, третий выход последнего соединен с вторым входом регистраторатретий вход которого подключен кпервому выходу второго блока оперативной памяти, второй выход блокауправления соединен с вторым входомвторого блока оперативной памяти,а выход Формирователя импульсов соединен с вторым входом делителя час тоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем,976402 аз 8998/7 Подписное ВНИИПИТираж П "Патент", ул.Проектная,4 илиал .Ужго что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные преобразовательныйблок, задатчик температуры и автогенератор, последовательно соединенные дешифратор, коммутатор, селекторимпульсов и счетчик текущего времени,первый выход которого подключен кпервому входу Формирователя импульсов, второй вход которого соединенс выходом автогенератора, при этомвторой вход счетчика текущего времени подключен к второму выходу блокауправления, второй выход счетчикатекущего времени соединен с третьимвходом второго блока оперативной памяти, третий выход блока управления подключен к входу преобразовательного блока, выход делителя частоты соединен с вторым входом коммутатора, выход которого подключен к второму входу счетчика импульсов, выход последнего соединен с входом дешиФратора, второй вход селектора импульсов соединен с выходом формиро вателя импульсов, а выход селектора импульсов подключен к второму входу преобразователя период-код и к четвертому входу второго блока оператив О ной памяти. Источники ийформации,принятые во внимание при экспертизе1,.Авторское свидетельство СССР15 Р 653584, кл. С 018 29/22, 01,07,74,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2745969/18-21,кл, 6 01 й 23/02, 30,05,79Углй