Устройство для автоматического контроля параметров пьезокерамических элементов

(2 (2 (4 (7 СУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Авторское свццетельство СССР У 756318, кл. С 01 К 29/22, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электромеханических Фильтрах, Устройство для автоматического контроля параметров пьезокерамических элементов содержит арифметический блок (Б) 1, цифровой индикатор 2, генератор (Г) 3 ступенчатого напряжения, Г 4 качающейся частотыизмерительный четырехполюсник 5 с иссле" дуемым пьезоэлементом 6, управляемый аттенюатор 7, усилитель 8, детектор 9, переключатель 10, инвертор 11, Б 12 нормирования амплитуды, Б 13, 14 памяти, Б 15 управления, усилитель 16 с переключаемым коэффициентом усиления, ключ 17, Б 18 сравнения и Б 19 индикации, Повышается точность измерения и расширяются функциональные возможности устройства за счет. одновременного измерения отношения напряжений на частотах резонанса и анти- резонанса. 5 ил.ЯИзобретение Относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического контролярезонансного промежутка ЬГ резонансной Г н антирезонансной "д частотЬГи отношения - пьезокерамическихйэлементов и пьезоэлементов, устанавливаемых в электромеханических Фильтрах (ЭИФ).Цель изобретения - повышение точности измерения и расщнрение Функциональных возможйостей устройства засчет одновременного измерения отно,шения напряжений на частотах резонан са и антирезонанса, разности частотантирезонанса и резонанса и Отноше. ние этой разности к резонансной частоте.20На Фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства,на Фиг.2 - типовая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) пьезоэлемента, устанавливаемого в Э 11 Ф; нафиг,3 - диаграмма определения анти=резонансной частоты пьезоэлемента,на Фиг.4 - диаграмма опрецеления ре 1зонансной частоты пьезоэлемента; наФиг.5 - циклограмма работы блока управления.Устройство (Фиг.1) соцержит арифметический блок 1, цифровой индикатор 2, последовательно соединенныегенератор 3 ступенчатого напряжения,35генератор 4 качающейся частоты, измерительный четырехполюспик 5 с исследуемым пьезоэлементом 6, управляемый аттенюатор 7, усилитель 8, детектор 9 переключатель 10, инверЩтор 11 и блок 12 нормирования амплитуды, первый и второй блоки 13 и14 памяти последовательно соединенные блок 15 управления, усилитель16 с переключаемым коэффициентомусиления, ключ 17, блок 18 сравнения и блок 19 индикации.Устпойство работает следующим образом,Испытуемый элемент 6 устанавливают в чятырехиолюсник 5 с постоянным 50резисторным сопротивлением нагрузки,производят запуск устройства сигналом "Пуск" (фиг, 5 а), При этом блок15 управления (фиг. 5 б) разрешаетзапуск генератора 3 ступенчатого на.пряжения, который изменяет частотугенератора 4, Частота генератоца 4увеличивается при этом пярвоначальное значение его частоты находитсяна 20-30% ниже резонансной частотыиспытуемого элемента, которая определена его геометрией и задается уровнем выходного сигнала генератора 3ступенчатого напряжения, уровенькоторого устанавливается с помощьюблока 15 управления. Изменяющаясячастота синусоидальной формы с генератора 4 поступает на вход четырехполюсника. 5. С выхода четырехполюсника 5 сигнал пропорционально амплитудно-частотной характеристикииспытуемого элемента (Фиг. Эа) посту.пает на вход управляемого аттенюатора 7 и вход усилителя 16 с нормированным коэффициентом усиления 1000,устанавливаемый по команде "Пуск"(Фиг,5 в). При этом собственное затухание управляемого аттенюатора 7равно нулю, а выход усилителя 16отключен ключем 17. С выхода управ,пяемого аттенюаторасигнал поступает на усилитель 8, детектируетсядетектором 9 и продетектированныйсигнал через переключатель 10 подается на вход инвертора 11, Переключатель 10 устанавливается в исходноесостояние по команде "Пуск" с выходаблока 15 управления (фиг. 5 г), Навыходе инвертора 11 сигнал инвертируется (фиг.3 б) и поступает на блок12 нормирования АЧХ пьезоэлемента,устанавливается в исходное состояниепо сигналу блока 15 управления(фиг. 5 д) . При достижении заданного"уровня на выходе блока 12 нормирования амплитуды вырабатываетсясигнал и поступает в блок 15управления (Фиг. 5 е). Сигнал,Формируемый блоком 12, с выхода блока 15 управления поступаетна вход управляемого аттенюатора 7(Фиг. 5 ж), затухание которого увеличивается на заданную степень, исигнал на входе усилителя 8 уменьшается пропорционально введенномузатуханию, Данный процесс производится до прохождения максимума АЧХпьезоэлемента (Фиг, 3 в) за периодпервой прокачки частоты, т,е, нормируется амплитуда пьезоэлементов взависимости от их активности. Частота сигнала генератора 4, достигнувзацанного конечного значения (2030% выше значения антирезонанснойчастоты, изменяется вновь, при этомблоком 15 управления (фиг5 е) за45 5 О з13 прещается дальнейшая работа блока 12 нормирования амплитуды и разрешается работа блоков 13 и 14 памяти (Фиг. 5 и). Сигнал с инвертора 11 поступает на блоки 13 и 14 памяти. В первом из них запоминается экстремальная величина напряжения АЧХ пьезоэлемента, а во втором 4/5 экстремальной величины (Фиг. 3 г), Величина 4/5 У ,определена экспериментальным путем,Частота генератора 4 изменяется в третий раз в прямом направлении и при достижении уровня, запомненного в блоке 13 памяти, на выходе его появляется сигнал, поступающий в блок 15 управления (фиг. 5 к), который дает команду на уменьшение скорости прокачки генератора 4 и на сравнение амплитуды с запомненным напряжением блока 14 памяти (фиг, 5 л),При достижении уровня напряжения блока 14 памяти на выходе его вырабатывается сигнал (фиг. 3 д), который поступает в блок 15 управления (фиг. 5 м), Частота генератора 4 начинает изменяться в обратном направлении и напряжение достигает уровня, запомненного в блоке 14 памяти, с противоположной стороны АЧХ пьезоэлемента (фиг, 3 е). Одновременно напряжение АЧХ пьезоэлемента поступает в блок 13 памяти, производя корректировку экстремальной величины напряжения АЧХ. Тогда на выходе блока 14 памяти вырабатывается сигнал и частота генератора 4 вновь из- меняется в обратном направлении и в момент равенства текущей амплитуды (фиг. 3 ж) уровня напряжения блока 13 на выходе его вырабатывается сигнал и производится остановка генератора 4 через генератор 3 ступенчатого напряжения. Значение частоты генератора 4 будет эквивалентно анти- резонансу пьезоэлемента. Одновременно блоком 15 управления (Фиг, 5 м) дается разрешение на запись частоты генератора 4 в одну из памятей арифметического блока 1. Сигналом блока 15 управления (фиг. 5 м) через ключ 7 выход усилителя 16 подключается к входу блока 18 сравнения с элементом памяти уровня, на котором производится запоминание значения 9969 4уровня антирезонанса Кд, усиленногов 1000 раз, После временной задержки,равной времени записи частоты около1 с, блоком 15 управления снимаетсясигнал разрешения записи частоты(Фиг. 5 м), а в арифметическом блоке1 отключается память частоты антирезонанса и подключается другая память - резонанса, коэффициент усиления усилителя 16 сигналом блока 15управления (фиг. 5 в) устанавливается равным 10 и ключом 17 отсоединяется от запоминающего входа блока 18сравнения, управляемый аттенюатор 7устанавливается в положение ноль,детектор 9 отключается от входа инвертора 11 и подключается к его выходу. Затем производится определениезначения резонансной частоты Гиего уровня, т.е. производится запускгенератора 4 временным сигналом(Фиг. 5 м), а далее работа устройства, как видно из диаграммы 1 на 25 Фиг.4, аналогична изложенному поиску антирезонанса до остановки гене,ратора 4 (фиг, 4 е). После остановки генератора 4 бло" ком 15 управления (фиг. 5 м) дается разрешение на запись частоты генератора 4 во вторую память арифметического блока 1, ранее подключенной к генератору 4. Одновременно выход усилителя 16 с коэффициентом усиления 10 через ключ 17 подключается к второму входу блока 18 сравнения и сравнивается значение уровня резонанса 10 П с ранее запомненным уровнем антирезонанса 1000 У, . Если 10 У больше, чем 1000 П ,на выходе блока 18 сравнения появляется сигнал, который поступает на. блок 19 индикации и загорается световой индикатор "Годен" или "Брак".В это же время производится запись в память арифметического блока 1 значения резонансной частоты, После временной задержки, равной времени записи частоты около 1 с, сигнал (Фиг. 5 м) блока 15 управления запрещает запись и разрешает производить в арифметическоы блоке операцию вычисления резонансного промежутка ЬК,которая определяется как разность частот антирезонанса Га и резонанса Е пьезоэлемента (Гг )5 зРезультат вычисления выводитсяйа цифровое табло индикатора 2 иФиксируется.Затем вычисляется отношение резонансного промежутка Ь к резонансной частоте Г(ЬГ/Г),Результат вычисления выводится нацифровое табло индикатора 2. На этомработа устройства заканчивается,Устройство обеспечивает измерениечастот резонанса и антирезонанса наОдном нагрузочном сопротивлении ипозволяет снизить их относительнуюПогрешность Ьй/й с +10 до +5 10 ед-Ъ -ФЦ одновременно расширить функциоКальные возможности устройства вчасти проведения контроля отношенийнапряжений резонанса и антирезонанса,что позволит исключить измерение лож. Ных резонансов и повысить выход годных пьезоэлементов на 22/,Ф о р м у л а и з о б р е т е ни яУстройство для автоматического контроля параметров пьезокерамических элементов, содержащее последовательно соединенные генератор ступенчатого напряжения, генератор качающейся частоты и измерительный четырехполюсник, последовательно соединенные усилитель и детектор, первый выход блока управления соединен с управляющим входом генератора ступенчатого напряжения, блок индикации и блок сравнения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения отношения напряжений на частотах резонанса и антирезонанса, разности частот антирезонанса и 99 б 92 6резонанса и отношение этой раэностик резонансной частоте, в него введены управляемый аттенюатор, усилитель5с переключаемым коэффициентом усиления, переключатель, инвертор, блокнормирования амплитуды, арифметический блок, цифровой индикатор и дваблока памяти, при этом второй выходгенератора качающейся частоты черезарифметический блок соединен с входомцифрового индикатора, выход измерительного четырехполюсника соединен свходами управляемого аттенюатора иусилителя с переключаемым коэффициентом усиления, выход которого черезключ соединен с первым и вторым входами блока сравнения, вход блока индикации подключен к выходу блокасравнения, выход детектора через последовательно соединенные переключатель и инвертор соединен с входамиблока нормирования амплитуды, первого и второго блоков памяти и вторым25 выходом переключателя, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый выходы блока управления соединены с соответствующими управляющими входамиарифметического блока, управляемогоаттенюатора, переключателя, усилителя с переключаемым коэффициентомусиления, ключа, блока сравнения,блока нормирования амплитуды, первого и второго блоков памяти, первый35вход блока управления соединен с клем 1 Ю В 1мой Пуск устройства, второй, третий и четвертый входы блока управления соединены с соответствующими вы 40ходами второго и первого блоков памяти и блока нормирования амплитуды, авыход управляемого аттенюатора подключен к входу усилителя,%ита,ОтакЮОто ОтакУХ Отак г 8/ и) Оиг.дРежим наст 1399692 Упюх 10 яа ам Жюк 1 Утак