Измеритель эквивалентных электри-ческих параметров пьезоэлектричес-ких резонаторов

Союз Советски кСоциалистическиаРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(61) Дополнител (22)Заявлено 04 ое к авт. свил 1 О. 51)М. Кл Я 01 Р 29/22 28 8 рисоединением заявки РЙ ударстееииый комитет З)пр тет СССР делам изобретемолаев, И.А. Ерас и А.А. Чумако Авторзобрете Пензенский филиал Всесоюзного научно-иссл технологического института приборостроени т.ельс(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ЭЛЕК ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЧЕСКИХ ОНАТОРОВ 2 ь- зонаторов, содержащий избирательныйусилитель, в цепь обратной связи которого включен испытуемый кварцевыйрезонатор, подключенный к усилителюузел измерения динамического сопротивления кварцевых резонаторов, выход которого соединен с индикаторомдинамического сопротивления, и частотомер, причем избирательный усилитель снабжен устройством стабилиза 0ции уровня возбуждения кварцевых резонаторов 21Недостатком известного измерителяявляется невысокая точность измеренияпараметров кварцевых резонаторов, вызванная отличием резонансной частотыизбирательного усилителя от частотыпоследовательного резонанса испытуемыхрезонаторов. Это отличие обусловлено, и- во-первых, нестабильностью резонансной частоты избирательного усилителяза счет внешних (изменение напряженияпитания, изменение температуры окружающей среды и т.п,) так и за счет Изобретение относится к измерителной технике и может быть использоваерения динамического сопро частоты последовательного но для вления резонанса пьезоэлектрических резонаторов.Известно устройство для измерения параметров кварцевых резонаторов, содержащее автогенератор, в цепь обратной связи которого включен резистивный четырехполюсиик с испь:туемым кварцевым резонатором, и индикатор .коэффициента передачи четырехполюсника, причем между выходом и входом четырехполюсника включены резисторы, общая точка которых подклю" чена ко вхдду автогенератора 111.Недостатком этого устройства явля ется малая точность измерения, обусловленная изменением мощности, рассе ваемой в кварцевых резонаторах.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель параметров кварцевых ре07 4выход которого соединен с третьимвходом запоминающего блока и с управляющими входами частотомера и ключа,а выход ключа подключен к индикаторудинамического сопротивления резонаторов.На фиг.1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг.2 - временные диаграммы его работы.Измеритель содержит избирательныйусилитель 1, испытуемый пьезоэлектрический резонатор 2, узел 3 измеренияи индикатор 4 динамиЧеского сопротивления резонаторов, частотомер 5, блок6 стабилизации уровня возбуждениярезонаторов, регулируемый фазовращатель 7, запоминающий блок 8, генератор 9 линейно-изменяющегося напряжения, определитель 10 экстремума, генератор 11 тактовых импульсов и ключ 12.Работа предлагаемого измерителяиллЮстрируется временными диаграммами, приведенными на фиг.2, на которыхпоказаны выходные сигналы: а-генератора 11 тактовых импульсов; б - генератора 9 линейно-изменяющегося напряжения; в - узла 3 измерения динамического сопротивления резонаторов г -)определителя 10 экстремума: д - запоминающего блока 8. Указанная цель достигается тем, чтоО в измеритель эквивалентных электричес-. ких параметров пьезоэлектрических резонаторов, содержащий индикатор динамического сопротивления резона 25 торов и избирательный усилитель, ко входу которого подключены вход узла измерения динамического сопротивления резонаторов и первый вывод испытуемого пьезоэлектрического резонатораф 30 соединенного вторым выводом с частотомером и блоком стабилизации уровня возбуждения резонатора, при этом управляющий вход избирательного уси.лителя, соединен с выходом блока ста 35 билизации уровня возбуя(цения резонатора, введены регулируемый фазовра- щатель, запоминающий блок, генератор линейно-изменяющегося напряжения, определитель экстремума, генератор тактовых импульсов и ключ, причем40 выход генератора тактовых импульсов подключ н ко входу генератора линейно-изеняющегося напряжения и к первому входу запоминающего блока, вто 45 рой вход которого соединен с выходом генератора линейно-изменяющегося напряжения, а выход - с управляющим входом регулируемого фазовращателя включенного между выходом избиратель 50ного усилителя и соединенными между собой сигнальным входом частотомера, входом блока стабилизации уровня возбуждения резонатора и вторым выводом испытуемого пьезоэлектрического ре 55 зонатора, выход узла измерения динамического сопротивления резонаторов подключен к сигнальному входу ключа и ко входу определителя экстремума,3 8 ч 91 внутренних изменение динамического сопротивления испытуемых резонаторов, старение элементов и т.п.) факторов, во-вторых, отклонением частоты последовательного резонанса испытуе 5 мых резонаторов от номинальной за счет технологических факторов.Отличие частоты авоколебаний измерителя от частоты последовательного резонанса испытуемого резонатора приводит к изменению сопротивления последнего, при этом оно становится реактивным, Таким образом, в известном измерителе имеется погрешность измерения динамического сопротивле ния.Цель изобретения - повышение точности измерения параметров пьезоэлектрических резонаторов. После окончания переходных процессов при подключении испытуемого пьезоэлектрического резонатора 2 в измерителе устанавливаются колебания, частоты которых определяются сдвигом фаз в избирательном усилителе 1, испытуемом резонаторе 2 и регулируемом фазовращателе 7. При этом, генератор 11 вырабатывает периодическую последовательность .импульсов (фиг.2), под действием которой на выходе генератора 9 появляется линейно-изменяющееся (например, линейно-растущее) напряжение, поступающее на второй вход блока 8 и повторяющееся на его выходе до момента времени С . Под действием этого напряжения изменяют фазовый сдвиг в регулируемом фазовращателе 7 и, следовательно, изменяется резонансная частота избирательного усилителя 1, при этом значения выходного напряжения блока 8 и крутизна характеристики фазовращателя 7 выбираются таким образом, чтобы обеспечить перестройку резонансной частоты избирательного усилителя 1 во всем диапазоне частот, в котором могут нахо5 8 диться частоты последовательного резонанса испытуемых резонаторов 2. Одновременно в устройстве осуществляется измерение сопротивления испытуемого резонатора 2 с помощью узла 3, при этом, при перестройке резонансной частоты избирательного усилителявыходной сигнал узла 3 проходит через экстремум (на фиг.2 - минимум) соответствующий Я=К. В момент времени 1., соответствующий Я=К, на выходе определителя 10 экстремума появляется перепад напряжения, под действием которого блок 8 переходит из режима запоминания в режим хранения, т,е. при дальнейшем изменении выходного напряжения генератора 9 выходное напряжение блока 8 и, следовательно, ,входное напряжение фазовращателя 7 остается постоянным и равным значению напряжения, соответствующего условию Е=Й. Перепад напряжения на выходе определителя 1 О экстремума открывает ключ 12, разгешая тем самым индикацию динамического сопротивления испытуемого резонатора 2, а.также запускает частотомер 5, обес. печивая измерение частоты выходных колебаний, которая в этом случае практически равна частоте последовательного резонанса испытуемого резонатора 2. Очередной импульс генератора 11 тактовых импульсов осуществ- ляет сброс блока 8 в исходное в нашем случае - нулевое) состояние и обеспечивает очередной цикл изменения линейно-растущего напряжения на выходе генератора 9.В результате взаимодействия узлов 1,3,7,8,9,10 и 11 происходит периодическая подстройка резонансной час- тоты избирательного усилителя 1 к час тоте последовательного резонанса испытуемого резонатора 2 по критерию минимума полного сопротивления резонатора 2, т,е. по критерию У=В, При этом, частота выходных колебаний измерителя практически совпадает с частотой последовательного резонанса испытуемых резонаторов 2 и тем самым устраняются погрешности измерения динамического сопротивления и часто ты.Таким образом, предлагаемое уст ройство существенно повышает точ" ность измерения параметров пьезоэлект рических резонаторов, что позволяет 45 49107 , 6получить при его использовании опре.деленный экономический эффект.формула изобретенияИзмеритель эквивалентных электрических параметров пьезоэлектрическихрезонаторов, содержащий индикатординамического сопротивления резонаторов и избирательный усилитель, ковходу которого подключены вход узла10 измерения динамичвского сопротивления резонатора и первый вывод испытуемого. пьезоэлектрического резонатора,соединенного вторым выводом с частотомером и блоком стабилизации уровня возбуждения резонатора, при этомуправляющий вход избирательного уси"лителя соединен с выходом блока стабилизации уровня возбуждения резонатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,20 что с целью повышения точности измерения, в него введены регулируемыйфазовращатель, запоминающий блок,генератор линейно-изменяющегося напряжения, определитель экстремума,25 генератор тактовых импульсов и ключ,причем выход генератора тактовых .импульсов подключен ко входу гене- .ратора линейно-изменяющегося напряжения и к первому входу запоминающе 30 го блока, второй вход которого соединен с выходом генератора линейноизменяющегося напряжения, а выход -с управляющим входом регулируемогофазовращателя, включенного между вы 35 ходом избирательного усилителя исоединенными между собой сигнальнымвходом частотомера, входом блокастабилизации уоовня возбуждения резонатора и вторым выводом испытуемого40 пьезоэлектрического резонатора, входключа и определителя экстремума подключены к выходу узла измерения динамического сопротивления, выход определителя экстремума соединен с управляющими входами частотомера, запоминающего блока и ключа, а выход ключаподключен к индикатору динамическогосопротивления резонатора.Источники информации,50 принятые во внимание при экспертизе1. Сухов Л.В. и др. Измеренияпараметров пьезоэлектрических изделий. - Обзор по электронной технике.И., "Электроника", 1970, вып.3 (199).55 2, Генератор кварцевый 14 ПУ-016, Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1977,849107 г Составитель И. Точкинедактор В. Лазаренко Техред М. Голинка Корректор М. Шаро исное 4/ иап ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Заказ 6085/58 Т ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Ж