Устройство для измерения частот минимального и максимального импедансов пьезоэлектрических резонаторов

СОЮЗ СсаЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) 504 С 01 В 29/2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТЕН ЛЬСТВУ 34(21) 3723219/24 - 21 (22) 27.01.84 (46) 15,09,86. Бюл, (72) С.П.Тимошенко (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свид В 454510, кл. С 01Авторское свидет У 779926, кл, С 01 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИНИМАЛЬНОГО И МАКС СОВ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕС тельство СССР29/22, 1974.льство СССР29/22, 1980.ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТИМАЛЬНОГО ИМПЕДАНИХ РЕЗОНАТОРОВ(57) Изобретение касается электроизмерений и может быть использовано дляавтоматического контроля частот пьезоэлектрических резонаторов. Цельизобретения - повышение точности измерения, Устройство содержит генератор 1, управляемый напряжением, резистивный четырехполюсник 2 для подключения исследуемого пьезоэлектрического резонатора, частотомер 4, первый амплитудный детектор 9. Поставленная цель достигается введением де12575 лителя 3 частоты на два, блока 5 управления, переключателя 6, каналов 7 и 8 измерения, При этом канал 7 измерения содержит экстрематоры 11 и 12 и первый элемент ИЛИ 15, а канал 8 измерения содержит усилитель 17, амплитудный детектор 10, блок 18 сдвига уровня напряжения, 14 и элемент ИЛИ 1 печивает двойнос ласти экстремума ких резонаторов нии и убывании ф-лы, 2 ил. экстрематоры 13 и 6, Устройство обесизмерение в обпьезоэлектричеспри возрастачастот, 2 з, п,Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использованодля автоматического контроля частотпьезоэлектрических резонаторов.Цель изобретения - повышение точности измерения.На Фиг.1 приведена Функциональнаясхема предложенного устройства; наФиг.2 - временные диаграммы его работы. 10Устройство содержит генератор 1,управляемый напряжением, резистивныйизмерительный четырехполюсник 2 дляподключения контролируемого пьезоэлектрического резонатора (ПЭР), делитель 3 частоты на два, частотомер4, блок 5 управления, переключатель 6каналов, первый и второй каналы 7 и 8измерения, первый и второй амплитудные детекторы 9 и 10, первый, второй, 20третий, четвертый экстрематоры 11-14,первый и второй элементы ИЛИ 1.5 и 16,усилитель 17 блок 18 сдвига уровнянапряжения,25Первый выход блока 5 управления соединен с входом генератора 1, управляемого напряжением, выход которого соединен с входом резистивного четырехполюсника 2 и входом делителя 3, 30 частоты на два, выход которого соединен с инФормационным входом частотомера 4, вход внешнего запуска которого соединен с выходом переключателя 6, первый вход которого соединен с выходом первого канала 7 измерения, а З 5 второй вход - с выходом второго канала 8 измерения. Выходы блока 5 управления соединены соответственно: второй выход - с первыми входами каналов 7 и 8 измерения, третий выход - 40 с вторыми входами каналов 7 и 8 измерения, четвертый выход - с третьими входами каналов 7 и 8 измерения, пятый выход - с четвертыми входами каналов 7 и 8 измерения, пятые входыкоторых соединены соответственно свыходом первого амплитудного детектора 9 и выходом резистивногочетырехполюсника 2, который соединен с входом первого амплитудного детектора 9,В первом канале 7 измерения выходыпервого и второго экстрематоров 11 и12 соединены с входами первого элемента ИЛИ 15, выход которого являетсявыходом первого канала 7 измерения.Первым, вторым, третьим и четвертымвходами первого канала 7 измеренияявляк 1 тся соответственно вход записипервого экстрематора 11, вход записивторого экстрематора 12, вход считывания первого экстрематора 11 и входсчитывания второго экстрематора 12.Пятым входом первого канала 7 измерения являются соединенные информационные входы первого и второго экстрема-.торов 11 и 12,Во втором канале 8 измерения последовательно соединены усилитель 17,. второй амплитудный детектор 10 и блок 18 сдвига уровня напряжения, выходы которого соединены с инФормационными входами третьего и четвертого экстрематоров 13 и 14, выходы которых соединены с входами второго элемента ИЛИ 16, выход которого является выходом второго канала 8 измерения. Первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами второго канала 8 измерения являются соответственно: вход записи третьего экстрематора 13, вход записи четвертого экстрематора 14; вход считывания третьего экстрематора 13, вход считывания четвертого экстрематора 14 и вход второго амплитудного детектора 10,1257573 Блок 5 управления форлтирует питтообразное напряжение управления частотой генератора 1. При этом частотагенератора 1 изменяется плавно повсему диапазону, За один цикл работыустройства осуществляется четыре прокачки по диаттазону (Фиг,2 а),Ва выходе четырехполюсника 2 четы-тОрежды формируется амплитудно-частотная характери тика (а.ч.х.) измеряемого ПЭР (Фиг.2 а), которая анализируется каналами в экстремальных точках.Канал 7 используется для выявления 5частот максимума сигнала четырехполюсника, канал 8 - для выделения частот минимума сигнала.Амплитудный детектор 9 канала 7выделяет огибающую положительных значений напряжений выходного сигналачетырехполюсника. При этом на выходедетектора 9 образуется полная а.ч.х.измеряел 1 ого ПЭР (фиг,26), которая принеобходимости может быть просмотрена 25на осциллографическом индикаторе.В канале 8 осуществляется предварительное преобразование сигналсв миминимума а,ч,х, ПЭР в сигналы максимума. С этой телью выходной сигналПЭ 1 усиливается усилителем 17 и детектируется амплитудным детектором 1 О,Усилитель 17 используется для повышения чувствительности в областях сигналов, близких к нулю и несущих поле -зную информацию, На выходе детектора10 Формируется отрицательная огибающая выходного сигнала ПЭР (фиг.2 з),которая поступает на вход блока 18сдвига уровня напряжений в область 4 Оположительных относительно нуля напряжений. Ва выходе блока 18 сдвигауровня Формируется экстрем м - максимум (фиг.2 Э), соответствующий минимальным значениям выходного сигнала 45ПЭР (фиг.21 т,Э).Экстрематоры 11-14 запоминают максимальные значения входного сигналаи при их повторении формируют выходной импульс, соответствующий экстремуму - максимуму. ного максимума,Однако использование двух экстрематоров 11 и 12 в канале 7: одного для прямой откачки, а второго для обратной прокачки по частотному диапазону, позволяет сформировать положительную и отрицательную ошибки Фиксации максимума относительно истинного максимума. При этом частотомер зафикУстройство работает следующим образом. С це"ью уменьшения погрешности выделения максимума в устройстве используется по два экстрематора в каждом канале ( экстрематоры 11, 12 в кана ле 7 и 13, 14 в канале 8).Временные диаграммы последовательностей включения записи и считывания информации экстрематорами 11 - 14 пр"дставлены тта (Фиг,2 с - м), При ттернойпрокачке генератора 1 по частотномудиапазону включается по командам блока 5 управления запись экстрематоров11 и 13 (фиг.26), а считычание информации с них осуществляется во времятретьей прокачки (Фиг.2). При этомимпульсы максимума формируются в канале 7 в момент С: (Фиг,2 н), а в канале 8 - в момент с, (фиг.2.На период второй прокачки генератора 1 по частотному диапазону включается запись экстрематоров 12 и 14(фттг.2), а считывание информации сних осуществляется во время четвертой прокачки (Фиг,2 Л). В этом случаеимпульсы максимума формируются в канале 7 в момент 1 (фиг.2), а в канале 8 - в момент е 4 (фиг,2 м),Импульсы максимумов канала 7 суммируются элементом ИЛИ 15 в моменты"и йэ, соответствующие максималь 11 ым значениям выходного сигнала ПЭР,и через переключатель 6 каналов поступают на вход внешнего запуска частотомера 4, по счетному входу которого поступает синусоидальнй сигнал свыхода генератора 1 через делитель 3частоты на два.За два запуска (от двух импульсовмаксимума канала 7) частотомер 4 двараза подсчитает две половины частотыгенератора. Результирующий отсчет равен 1 1Г =Г +Гср 22 эТак как всегда имеется погрешность экстрематора в формировании момента достижения экстремума - максимума (Фиг,2), точка А для третьей прямой прокачки и точка Б для четвертой обратной прокачки всегда ниже истинного максимума, Причем эта погрешность зависит от неравномерности максимума ПЭР, т. е, от его многоэкстремальности, что часто встречается, то передний фронт вь 1 ходного импульса максимума всегда наступит чуть раньше истин 12575 Псирует две частоты, смещецные по обестороны от частоты истинного максимума, но суммарная средняя частота окажется точно равной час тоте истинного максимума, если ошибки экстрематоров одинаковые либо близки к ней. Благодаря этому инструмецтальные ошибкивычитаются, вследствие чего резко повышается точность измерения частоты максимального сигнала ПЭР. 1 ОПри измерении частоты минимального сигнала ПЭР переключатель 6 каналов 1тереключается на вьгход канала 8 и частотомер 4 аналогичным образом измеряет частоту выходного сигнала ПЭР,Таким образом, повышение точцости измерения частот минимального и максимального импедансов ПЭ 1 обеспечивает двойное измерение в области экстремума при возрастании и убывании чд- дстотФ о р м у л а и з обретения1. Устройство для измерения частот 25минимального и максимального импедацсов пьезоэлектрических резонаторов, содержащее частотомер и последовательно соединецные генератор, управляемый напряжением, резистивный четырехполюсник для подключения контроцируемого пьезоэлектрического резонатора и первый амплитудный детектор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены делитель частоты цд двд, блок управления, первый и второй кдцалы измерения и переключатель, первый вход которого соединен с выходом первого канала измерения, а второй вход с выходом второго канала изме 1 тения, при этом первый выход блока управления соединен с входом генератора, управляемого напряжением, второй выход блока управления соединен с первыми входами первого и второго каналов измерения, третий выход блока унравления соединен с вторыми входами перного и второго каналов измерения, четвертый выход блока управления соединен с третьими входами первого и второго каналов измерения, пятый выход блока управления соединен с четвертыми входами первого и второго кацаповизмерения, пятые выходы которых соедицецы соответс тьг ццо с выходом первого амплитудного детектора и резистцвцого четырехполюсника, а выход гте - реключдтеля соединен с входом внешнего запуска частотомера, информационный вход которого соедицец с выходомделителя частоты на два, вход которого, соединен с выходом генератора, управляемого напряжением.2, Устройство по и.1, о т л ц ч аю щ е е с .я тем, что первый кдцдл измерения содержит первый и второй экстрематоры и первый элемент ИЛИ, выход которого является выходом первого канала измерения, а два входасоединены соответственно с выходамипервого и второго экстремдторд, при этом перилм, вторым, третьим и чет - вертым входами первого канала измерения являются соответственно вход зациси первого экстрематора, вход записи второго экстрематора, вход считывания первого экстрематора, вход считывания второго экстремдторд, а пятым входом первого канала измеренияявляются соединенные входы первоговторого экстремдторов. 3, Устройство по п,1, о т л и ч дю щ е е с я тем, что второй канал измерения с.одержит третий и четвертый экстрематоры, второй элемент ИЛИ и последовательно соедццецные второй амплитудный детектор, усилитель и блок сдвига уровня напряжений, выход которого соединен с ичцрормдциоцными входами третьего и четвертого экстрематоров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входом второго элемента И 1 И, выход которого является выходом второго кдндлд измерения, при этом первым вторым, третьим и четвертым входами второго канала измерения являются соответствеццо вход здписи третьего кстрематора, вход записи четвертого экстрематора, цход считывания третьего экстрематора и вход счигывания четвертого кстрематора, а пятым входом второго кдцдлд измереци: является вход второго амплитудного детектора.Йруру реЗоюаФ ЛуууОсфу ЗВСглрЕМСыгы эистреи. Я Ф дну юнас т- ,дрм, 14 Ьх уФстЩЛУ, УЗ Составитель С,Леб Техред Л.Олейник ксимишинец дактор М,Келем оррект Заказ 49 4 Тираж ИИПИ Государственн по делам изобрете 35, Москва, Ж, писн 13 роектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро,/О/7 ЫСФ юсрем, 4 Счет,юстрем ХУ Ж/У. Я/ст,ОРМ. 1 Я 728 Пого комитета СССРий и открытийаушская наб., д. 4/