SU737884A1 - Устройство дл измерени электрофизических характеристик пьезокерамических резонаторов - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЯМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЬЕЭОКЕРАМИЧЕСКИХ РЕЗбНАТОРОВ

1

Изобретение относитс  к области радиотехники, в частности к области измерений электрофизических параметров пьезокерамических резонаторов, и можетбыть использовано дл  автоматического контрол  резонаторов по пьезомодулю в динамическом режиме, по скорости звука и по добротности.

Известно устройство дл  автоматического измерени  частоты резонанса, Ю обеспечивающее определение скорости звука путем вычислени:  произведени  частоты резонанса на коэффициент, характеризуюьшй.геометрические размеры , содержащее автогенератор гармони-15 ческих колебаний с элементом электронно перестройки частоты, дискретный фазовращатель, балансный фазовый дискриминатор, усилитель и рёзисти.вный четырехполюсник с измер емым 20 резонатором, в котором элемент электронной перестройки частоты через последовательно соединенные упом нутый четырехполюсник и вновь введенный операционный усилитель подключен к 25 КС-цепи, выход которой подключен к элег-ленту электронной перестройки частоты. ., /

Однако данное устройство не позвол ет непосредственно измер ть зна- 30

чение пьезомодул  в динамическом режиме , что уменьшает его быстродействие .

Известно устройство-прототип дл  измерени  полного набора упругих пьезоэлектрических и диэлектрических констант пьезЬэлектрических материалов , содержащее последовательно соединеНные а:втб rlwepатор и измерит ель ный четырехполюсник, а также образцы материалов и индикатор фазы, которое снабжено блоком управлени , вычислительным устройством и коммутатором, при ЭТОМ a B 15re pafdp BMn 5rrHeH уп- равл емым, а три образца материалов (пьезокерамически с резонаторов) подобраны с радиальными, продольными и сдвиговыми 1 олебани ми и через коммутатор подсоединены к одному из входов индикатора фазы, другой вход которого подключен к входу.измерительного четырехполюсника, а выход - к управл ющим входам автогенератора и блока управлени , выходы которого соединены со входами коммутатора и вычислительного устройства,. св занного с выходом автогенератора.

Недостатками прототипа  вл етс  сложность и малое быстродействие, так как параметры пьезокерамических

резонаторов вычисл ютс  мшииной по изйеренным зйачёни м частот резонанса и антирёзона са, а не измер ютс  а дин 1Мическом режиме.

Целью изобретени   вл етс  повн1йениё бьзстрбдей ст вй   з а счёт соItplщ ни  .объема вычислительных операций,

Эта цель достигаетс  тем,что в . устройство дл  измерени  электрофизических характеристик пьезокерамических резонаторов, содержащее последовательно соединенные автогенератор гармонических колебаний,управл емый по частоте, и измерительный четырехполюсник с пьезокерамическим резонатором,между выходом измерительного четырехполюсника и управл ющим входом автогенератора включены послеДовательно соединенные датчик амплитуда деформаций,преобразователь амплитуды деформации в посто нное напр жение и экстрематор, выход упом нутого Преобразовател  амплитуды деформации в посто нное напр жение непосредственно , а вход его - через преобразователь добротности в посто нное напр жение . Подключены к делителю, при этом автогенератор выполнен в виде генератора радиоимпульсов и к его выходу дополнительно подключен измеритель средней частоты радиоимпульсаг

На чертеже приведена блок-схема устройства,, - . .

Устройство работает следующим образом. . :,

Радноимпульсный автогенератор 1 возбуждает импульсом измер емый пьезокерамический резонатор 2. После ппекрашени  действи  радиоимпульса, в паузах между радиоимпульсами, пьезоэлектрический резонатор 2 продолжает колебатьс  некЬторое врем  на своей резонансной частоте. Амплитуда свободных колебаний затухает по экспо нентё соответственно его добротности. Датчик 3 амплитуда деформации выра- батывает напр жение, пропорциональное величине Деформации, Дл  измерени  амплитуды колебаний поверхности резонабора чувствительный элемент датчика 3 может быть св зан с колеблющимис  поверхност ми резонатора акустически, оптически, электромагнитным , емкостным или другим образом через жидкую, газообразную или твер- . дую среду. В качестве датчика 3 могут быть использованы датчики виброМетро типа УБВ-4, типа УБВС-3 (ин дуктивные датчики), Могут быть использЬв .аны пьезоэлектрические датчики , например, из кваоца или из пьёзокерамики , работаюг ие на принципе пр мого пьез.оэффекта.

Напр жен ие датчика 3 поступает в гфёббразователь 4 амплитуды деформации в посто нное напр жение и на преобразователь 5 добротности в посто нное напр жение. На выходе преоб разова.теп  4 формируетс  напр жение

737884

посто нного тока, пропорциональное величине произведени  пьезомодул  на добротность. На выходе преобразовател  добротности формируетс  напр жение посто нного тока, пропорциональf ное добротности. Напр жение с выходов преобразователей 4 и 5 поступают на делитель б, на выходе которогоформируетс  напр жение частного пропорциональное пьезомодулю.

Таким образом, выход делител  6  вл етс  носителем информации об измер емом пьезомодуле.

Дл  определени  скорости звука нужно вы вл ть резонансную частоту, на которой будет максимум деформации.

5 С целью автоматизации настройки на.максимум .амплитуды деформации выходное напр жение преобразовател  4 поступает через экстрематор 7 на управл ющий вход автогенератора 1,

0 Экстрематор 7 представл ет собой экстремальную систему автоматического регулировани , самонастраивающуюс  на максимальный входной параметр - на максимальную амплитуду

5 деформации. Это возможно благодар 

действию за врем  радиоимпульса цепи

обратной св зи экстрематора, котора 

включает в себ  автогенератор 1, пе . рестраиваемый электронно по частоте,

четырехполюсник с резонатором 2,

датчик 3 амплитуды деформации и преобразователь 4, Выходное напр жение экстрематора - медленно мен ющеес  напр жение посто нного тока, которое, измен  сь, воздействует на цепь

управлени  частотой автогенератора.

Частота автогенератора измер етс  измерителем 8 србдней частоты генератора . Отсчетное устройство измерител  средней частоты может быть про0 градуировано непосредственно в единицах скорости звука, котора  равна произведению значени  резонансной частоты на коэффициент, характеризующий геометрические .размеры пьезоj Керамического резонатора.

Получение напр жени , пропорционального добротности, возможно по известной схеме определени  добротности Через декремент затухани  свободных колебаний в паузах между радиоимпульсами , В тарой схеме информаци  о добротности содержитс  в длительности выходного импульса, пропорциональной.условно величине измер емой добротности резонатора. Последовательно включенный с этой схемой преобразователь длительности в напр жение сформирует аналоговый выходной сигнал. В амплитуде сигнала

Claims (1)

1. 0 аналогового выхода преобразовател  5 добротности в напр жение, содержитс  информаци  о величине добротности измер емого резонатора, эта добротность может быть измерена амплитудным индикатором. Предлагаемое убгройсто обладает быстродействием вследствие паралле ного измерени  благодар  радиоимпу кому режиму и параллельнбму съёму информации измер емых параметров. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  электро физических характеристик пьезокерамических резонаторов, содержащее последовательно соединённые автогенератор гармонических колебаний, управл емый по частоте, и измерительный четырехполюсник с пьезокерамическим резонатором, о т л и ч а.ю щ е е с   тем, что, с целью по вышени  его быстродействи , сокращени  объема измерений, между выходе измерительного четырехполюсника и 5 правл1йрщим входом автогенератс а включены последовательно соединённые датчик амплитуды деформации, преобразователь амплитудыдеформаций в постойнное напр жение и экстрематор , выход упом нутого преобразовател  амплитуда .деформации,в посто нное напр жение непосредственно а выход его - через преобразователь добротности в посто нное напр жение подключены к делителю, при этом автЬгенератс з выполнен в виде генератора радхйоимпульеов и к его вйходу дополнительно подключен измеритель средней частоты радиоимпульса.