SU651271A1 - Device for measuring quartz resonator active resistance - Google Patents

Device for measuring quartz resonator active resistance

Info

Publication number
SU651271A1
SU651271A1 SU752100395A SU2100395A SU651271A1 SU 651271 A1 SU651271 A1 SU 651271A1 SU 752100395 A SU752100395 A SU 752100395A SU 2100395 A SU2100395 A SU 2100395A SU 651271 A1 SU651271 A1 SU 651271A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
quartz resonator
active resistance
resistance
resonator
measuring bridge
Prior art date
Application number
SU752100395A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Дмитриевич Гуторов
Original Assignee
Институт Экспериментальной Метеорологии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Экспериментальной Метеорологии filed Critical Институт Экспериментальной Метеорологии
Priority to SU752100395A priority Critical patent/SU651271A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU651271A1 publication Critical patent/SU651271A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

вис щей O-T его активного сопротивле аш 2 .hanging O-T its active resistance to 2.

Сущесгвеш1ый недостаток иавеспчюго устройства в том, что иемерительный мост содержит реактивные элементы; конденсаторы и полупроводниковый диод, используемый в качестве управл емой fMKOcTK. ПoэтD,fy при изменении активного соиротивдени  кварцевого резонатора измс-н е-тс  амплитуда генерируемых колебаний, а вместе с ней « напр зкение обратной св зи, смещающее р п переход полупроводникового диода в обратном направлении. В результате ме шетс  емкость этого перехода, что приводит к изменешпо полного conpt ттшленй  компенсационной цепочки, В1шюченной последовательно с кварцевым радиатором.The real disadvantage of this device is that the imimeric bridge contains reactive elements; capacitors and a semiconductor diode used as a controlled fMKOcTK. So, fy when the active co-direction of the quartz resonator is varied, the amplitude of the generated oscillations, and with it the feedback voltage, displacing the p p junction of the semiconductor diode in the opposite direction. As a result, the capacitance of this transition is displaced, which leads to a change in the total conpt of the compensation chain connected in series with a quartz radiator.

Известно, что при наллчкн автогенерации должно Выполн тьс  соотношениеIt is known that in case of automatic generation, the ratio should be

k-f.i ,k-f.i,

ГдеWhere

К - коэф)ициент усилени  усилител  р - коэффициент передачи измерительного моста.K - coefficient of gain amplifier p - coefficient of transmission of the measuring bridge.

Нап1гчие обратной св зи в известном устройстве обеспечивает работу усилител  на Л1шейном участке его характеристики . Следовательно, в этом случае К будет посто нной величиной. Из соотношени  (l) следует, что коэффициент передачи измерительного моста р также должен быть посто нным. Это условие эквивалентно посто нству шстивной и реактивной ( . ) составл ющих сопротивлени  плеча измерительного моста , куда включены кварцевый резонатор и управл ема  компенсационна  цепочка, так как параметры элементов других его плеч ые завис т от напр жени  обратной св зи. Должно выполн тьс  условие ,The feedback in a known device ensures the operation of the amplifier on the first part of its characteristics. Therefore, in this case K will be a constant value. From relation (l) it follows that the transmission coefficient of the measuring bridge p must also be constant. This condition is equivalent to the constant sticking and reactive (.) Components of the resistance of the measuring bridge arm, which includes a quartz resonator and a control compensatory chain, since the parameters of the elements of its other arms depend on the feedback voltage. The condition must be met

Xy con%-t,Xy con% -t,

С2)C2)

м-Чm-h

где X ц - реактивна  составл юща  полного сопро-ишлени  кварцевого резонатора;where X c is the reactive component of the complete matching of the quartz resonator;

Хц - реактивна  составл юща  полного сопротивлени  компенсационной цепочки.Hz is the reactive component of the impedance of the compensation chain.

При измене{ши напр же1ш  обратной св зи мен етс  эквивалентна  емкость управл емой компенсационной цепочки, а вместе с ней и Хц .Из выражени  (2) следует, что одновременно должна измен тьс  реактивна  составл к ца With a change in the feedback loop, the equivalent capacity of the controlled compensation chain changes, and with it the Hz. From expression (2) it follows that the reactive component must also change

лолного сопргггивлени  кварцевого резолаторп X | . Это означает, что кварцевый резонатор будет работать с расстройкой относительно частоты последовательного разонанса, где его сопротивление оказываетс  чисто активным и равтлм R«, .quartz rezolatorp X hollow co-coupling | . This means that the quartz resonator will work with a detuning with respect to the frequency of the series resonance, where its resistance is purely active and R ",.

Таким образом, в извест}шм устройство измер етс  не Rj , а величина.Thus, in the well-known device, the device is measured not by Rj, but by magnitude.

-Л равна -L equals

. ц , что в резулЕ/тате. r that in rezulE / tate

приводит к значительным погрешност м при шмерени х которые дополнительно увели 1иваютс  из-за того, что X,, окаj ,Чleads to significant errors in the measurements that are further increased due to the fact that X, o, j

зываетс  неременной.is invariable.

Использование в известном устройстве нелинейного элемента полупроводникового диода, а также изменение расстройки кварцевого резонатора при изменении его сопротивлени  R , приводит к нел шейной зависимости между R ц и выходнь М напр жением. В результате шкала измерительного прибора оказываетс  неравномерной, т.е. сжатой на одних участках и раст нутой на других. Это обсто тельство дополнительно уве- лшшвает погрешности измерений.The use of a nonlinear element of a semiconductor diode in the known device, as well as a change in the detuning of a quartz resonator with a change in its resistance R, leads to a non-linear relationship between R c and the output M voltage. As a result, the scale of the measuring device is uneven, i.e. compressed in some areas and stretched in others. This circumstance additionally increases the measurement errors.

Цель предлагаемого изобретени  повышение точности измерени  активного сопротивлени  кварцевых резонаторов .The purpose of the present invention is to improve the measurement accuracy of the active resistance of quartz resonators.

Она достигаетс  тем, что в устройстве , содержащем измерительный мост с включенным в него кварцевым резон - тором, усилитель, образующий вместе с измерительным мостом автогенератор, детектор и регистрирующее устройство, в плечо моста, противоположное тому, где находитс  кварцевый резонатор, включен полевой транзистор, затвор которого соединен с выходом детектора.It is achieved by the fact that, in a device containing a measuring bridge with a quartz resonator included in it, an amplifier that, together with the measuring bridge, forms an autogenerator, a detector and a recording device, opposite to where the crystal resonator is located, is a field-effect transistor, the gate of which is connected to the detector output.

На фиг. 1 приведена принципиальна  электр1гческа  схема предлагаемого уст ройства; на фиг. 2 даны кривые, noc-Dроенные по результатам экспериментальных измерений.FIG. 1 shows the basic electronic scheme of the proposed device; in fig. 2 given curves, noc-Droennye according to the results of experimental measurements.

Предлагаемое устройство содержит измерительньгй мост, состо щий из резисторов 1 и 2, кварцевого резонатора 3, .и полевого транзистора 4; усилитель на транзисторах 5 и 6, имеющий резонансный трансформатор 7; детектор на диодах 8 и 9 и регистрирующее устройство 1О. Вторична  обмотка трансформатора 7 соединена с диагональю измерительного моста.The proposed device contains a measuring bridge consisting of resistors 1 and 2, a quartz resonator 3, and a field-effect transistor 4; amplifier transistors 5 and 6, having a resonant transformer 7; the detector diodes 8 and 9 and the recording device 1O. The secondary winding of the transformer 7 is connected to the diagonal of the measuring bridge.

При разбалансе измерительного моста в устройстве возникают автоколебани , стационарна  амплитуда которых устанавливаетс  автоматически подачей отдетектированного выходного напр жени  в цепь затвора транзистора 4. При изменении активного сопротивлени  кварцевого резонатора, например, изменени  влажности воздуха, мен етс  коэффициент передачи измерительного моста, что приводит к измене1шю напр жени  на выходе детектора, которое подводитс  к затвору транзистора 4, Сопротивление последнего мен етс  таким образом, что восстанавливаетс  прежнее значение разбаланса измерительного моста . Таким образом, выходное напр жение детектора, измер емое регистрирующим устройством 10, оказываетс  завис щим от активного сопротивле1ш  кварцевого резонатора. Регистрирующее устройство может представл ть собой стрелочный или цифровой указатель, отградуированный в единицах сопротивлени , влажности или давлени .When the measuring bridge is unbalanced, self-oscillations arise in the device, the stationary amplitude of which is set automatically by applying the detected output voltage to the gate circuit of transistor 4. When the active resistance of the quartz resonator changes, for example, a change in air humidity, the transmission coefficient of the measuring bridge changes. the output of the detector, which is supplied to the gate of the transistor 4, the resistance of the latter varies in such a way that a previous value of the unbalance of the measuring bridge. Thus, the output voltage of the detector, measured by the recording device 10, is dependent on the active resistance of the quartz resonator. The recording device can be a pointer or digital pointer, calibrated in units of resistance, humidity or pressure.

Сопротивление канала полевого транзистора имеет активный характер. Поэтому использование полевого транзистора в качестве управл емого сопротивлени  выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как, в отличие от последнего, в нем измерительный мост не содержит реактивных элементов . В результате расстройка кварцевого резонатора сводитс  к минимуму, что повышает точность измерени  активного сопротивлени  кварцевых резонаторов .The resistance of the field-effect transistor channel is active. Therefore, the use of a field-effect transistor as a controlled resistance favorably distinguishes the proposed device from the known one, since, unlike the latter, in it the measuring bridge does not contain reactive elements. As a result, the detuning of the quartz resonator is minimized, which improves the measurement accuracy of the active resistance of the quartz resonators.

Включение полевого транзистора в плечо измерительного моста, противоположное плечу, в которое включен кварцевый резонатор, позвол ет получить линейную св зь между активным сопротивлением резонатора и выходным напр жением . Тем самым устран етс  другой источник погрешностей измерени , присущий известному устройству.The inclusion of a field-effect transistor in the measuring bridge arm, opposite the arm in which the quartz resonator is connected, provides a linear connection between the active resistance of the resonator and the output voltage. This eliminates another source of measurement error inherent in the known device.

Крива  1 (фиг. 2) отражает зависимость активного сопротивлени  резонатора и выходного напр жени  устройства . Незначительные отклонени  кривой 1 от линейной зависимости происход т лищь вблизи границ рабочего диапазона устройства.Тооси 2 соответствуют измеренным значени м выходного напр жени . Расхождение между теоретической кривой и эксперимеитальиьми данными не превышает 2-3% и св зано, по-видимому, с погрешност ми эксперимента .Curve 1 (Fig. 2) reflects the dependence of the active resistance of the resonator and the output voltage of the device. Minor deviations of curve 1 from linear dependence occur only near the limits of the operating range of the device. Tao 2 corresponds to the measured values of the output voltage. The discrepancy between the theoretical curve and the experimental data does not exceed 2-3% and is apparently due to experimental errors.

Таким образом, применение полевого транзистора в устройстве позвол ет свео ти к ьшнимуму {расстройку резонатора относительно частоты его последовательного резонанса и,тем, самым, повысить точность измерений. Включение же полевого транзистора в плечо измерительного моста, противоположное тому, где находитс  кварцевый резонатор, позвол ет получить линейную св зь между активным сопротивлением резонатора и выходным напр же шем устройства. Благодар  этому дополнительно повышаетс  точность измерений.Thus, the use of a field-effect transistor in the device allows for reaching the minimum {detuning of the resonator relative to the frequency of its series resonance and, thus, increasing the accuracy of measurements. The inclusion of the field-effect transistor in the measuring-measurement arm, opposite to where the quartz resonator is located, allows one to obtain a linear connection between the active resistance of the resonator and the output voltage of the device. This further increases the accuracy of the measurements.

Линейна  зависимость выходного напр жени  предлагаемого устройства от активного сопротивлени  резонатора упpocTirr регистрацию результатов измерений , так кшс в этом случае станет возможным применение регистрирующих yci ройств с линейной шкалой без введе1ги  поправок на нелннейнсств.The linear dependence of the output voltage of the proposed device on the active resistance of the cavity, regulates the measurement results, so in this case it will be possible to use recording devices with a linear scale without introducing corrections for discontinuities.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 2О2320, кл. G О1 R 27/О2, 1972.1. USSR author's certificate number 2O2320, cl. G O1 R 27 / O2, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 256854, кл. G 01TR 17/ОО, 1972.2. USSR author's certificate number 256854, cl. G 01TR 17 / GS, 1972.
SU752100395A 1975-01-28 1975-01-28 Device for measuring quartz resonator active resistance SU651271A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU752100395A SU651271A1 (en) 1975-01-28 1975-01-28 Device for measuring quartz resonator active resistance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU752100395A SU651271A1 (en) 1975-01-28 1975-01-28 Device for measuring quartz resonator active resistance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU651271A1 true SU651271A1 (en) 1979-03-05

Family

ID=20608573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU752100395A SU651271A1 (en) 1975-01-28 1975-01-28 Device for measuring quartz resonator active resistance

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU651271A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100322280A1 (en) * 2007-12-14 2010-12-23 Korea Research Institute Of Standards And Science Measurement Method of Distinguishing Dew and Frost Point Using Quartz Crystal Microbalance Dew-Point Sensor in Low Temperature

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100322280A1 (en) * 2007-12-14 2010-12-23 Korea Research Institute Of Standards And Science Measurement Method of Distinguishing Dew and Frost Point Using Quartz Crystal Microbalance Dew-Point Sensor in Low Temperature
US8485720B2 (en) * 2007-12-14 2013-07-16 Korea Research Institute Of Standards And Science Measurement method of distinguishing dew and frost point using quartz crystal microbalance dew-point sensor in low temperature

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4155257A (en) Temperature compensated vibrating beam accelerometer
US3710614A (en) High precision wide dynamic range viscous loss measuring apparatus
US4810922A (en) Damping decoupled oscillator using a high impedance crystal
SU651271A1 (en) Device for measuring quartz resonator active resistance
KR100189223B1 (en) Method for measuring pressure using a tuning fork crystal oscillation
SU685972A1 (en) Moisture-content meter
US2873607A (en) Device for measuring a physical quantity
SU1531005A1 (en) Device for measuring capacitance of sensor
SU148109A1 (en) Method of measuring modulus and argument of amplitude-phase response of amplifiers with feedback
SU549888A1 (en) Frequency converter
US2425180A (en) Magnetic field measurements
SU499538A1 (en) Device for measuring electrical oscillations
SU450086A1 (en) Thermal vacuum gauge
SU708258A1 (en) Q-factor measuring device
SU443296A1 (en) Moisture measuring device
SU502344A1 (en) Device for measuring the time constant of the collector circuit of the transistor
SU419777A1 (en) ELECTROLUM.MER
SU790105A1 (en) Meter of quartz resonator electric parameters
SU395810A1 (en) METHOD OF DETERMINING THE MAIN ERROR OF INFORMATION-FREQUENCY CONVERTERS
SU438942A1 (en) Device for measuring active resistance of a quartz resonator
SU430338A1 (en) DEVICE FOR MEASUREMENT OF ELECTRICAL PARAMETERS OF SEMICONDUCTOR MATERIALS
SU1486818A1 (en) Frequency pressure transducer
SU66536A1 (en) The method of measuring the ratio of two electrical quantities
SU444114A1 (en) Auto compensator
SU938182A1 (en) Device for measuring piezo-ceramic resonator resonance frequency