SU796767A1 - Устройство дл измерени резонанс-НОй и АНТиРЕзОНАНСНОй чАСТОТ пьЕзО-КЕРАМичЕСКиХ РЕзОНАТОРОВ - Google Patents

Description

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в электроизмерительных установках по определению электрических па- _ раметров пьезокерамических резонато- ³ ров.

Известно устройство для измерения резонансной и антирезонансной частот пъеэокерамических резонаторов, содержащее автогенератор гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник с измеряемым резонатором, трансформатор в двумя первичными обмотками и двумя вторичными, одна из 15 которых со средним выводом, выпрямитель на диодах [1].

Однако это устройство имеет низкое качетсво контроля резонаторов.

Наиболее близким к предлагаемому 20 является устройство, которое состоит из автогенераторов гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивного четырехполюсника, преобразователя 25 переменного напряжения в постояннее операционного усилителя и интегратора [ 2 ] .

В этом устройстве погрешность измерения резонансной и антирезонанс- 30 ной частот зависит от добротности измеряемых резонаторов, так как напряжение смещения определенной величины, подаваемое на один из входов операционного усилителя, соответствует резонансу резонаторов лишь с определенной добротностью. Если резонатор имеет добротность больше определенной, то погрешность в определении резонанса fp,^ возрастает, что в конечном счете приводит к низкому качеству контроля резонаторов.

Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения резонансной и антирезонансной частоты пъезокерамических резонаторов.содержащее переключатель, последовательно соединенные автогенератор гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник с измеряемым резонатором, преобразователь, операционных усилитель й интегратор, выход которого подключен к входу автогенератора гармонических колебаний, а также частотомер, связанный с входом упомянутого резистивного (четырехполюсника, снабжено генератором прямо угольных одиночных сигналов, блоком управления реверсом и последовательно соединенными автогенератором прямоугольных сигналов, реверсивным генератором ступенчатого напряжения и резистивным делителем, который через переключатель соединен с вторым входом₍ операционного усилителя и с входом генератора прямоугольных одиночный ''сигналов, причем выход интегратора через блок управления реверсом подключен к входам реверсивного генератора ступенчатого напряжения, вход установка ’¹0¹’'которого соединен с выходом генератора прямоугольных одиночных импульсов.

На чертеже изображена схема устройства.

Схема содержит автогенератор 1 гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник 2 с измеряемым резонатором, преобразователь 3 переменного напряжения в постоянное, операционный усилитель 4, интегратор 5, генератор 6 прямоугольных импульсов одиночных сигналов, реверсивный генератор 7 ступенчатого напряжения,блок 8 управления реверсом, автогенератор 9 прямоугольных сигналов,частотомер 10, резистивный делитель 11, кнопка 12.

Измерение резонансной частоты происходит следующим образом.

Подлежащий измерению резонатор вставляют в зажимное устройство резистовного четырехполюсника 2. Путем кратковременного нажатия кнопки 12 в положение tf устройство приводят в нгчальное состояние, которое характеризуется следующими признаками.

Вследствие подачи на неинвертирующий вход операционного усилителя 4 напряжения отрицательной полярности ( ·Έ_ΠΜτ), которое значительно превышает напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя, напряжение на выходе операционного усилителя минимальнр, поэтому частота автогенератора 1 минимальна.

На выходе генератора 6 одиночных прямоугольных сигналов появляется импульс отрицательной полярности, который устанавливает в ’'0'' реверсивный генератор 7 ступенчатого напряжения.

Так как реверсивный генератор ступенчатого напряжения приведен в ’’0'' состояние, то напряжение на выходе резистивного делителя 11 равно

Е ПИТ.Я +R

Л I где R ·, - значения сопротивлений резисторов делителя. После возвращения кнопки 12 в исходное состояние (положение а) напряжение, поступающее с резистивного делителя. 11 на неинвертирующий вход операционного усилителя,также равно величине ^Епит.' так как '¹0состояние реверсивного .'енератора 7 ступенчатого напряжения поддерживается импульсом отрицательрой полярности с выхода генератора 6 прямоугольных одиночных сигналов. Конденсатор интегратора 5 начинает перезаряжаться до этого напряжения, частота автогенератора 1 начинает расти, приближаясь^к резонансной частоте резонатора. На инвертирующий вход операционного усилителя 4 поступает выпрямленное напряжение с преобразователя 3 также положительной полярности. При равенстве напряжений на обоих входах операционного усилителя 4 частота автогенератора 1 прекращает расти и поддерживается автоматически. Это происходит по той причине, что величина напряжения смещения, подаваемого на неинвертирующий вход операционного усилителя 4 является несколько меньше, чем она была бы при резонансе измеряемого резонатора. Поэтому при приращении частоты автогенератора 1 в сторону уменьшения или увеличения.напряжения на выходе операционного усилителя 4 всегда изменяется в противофазе входному напряжению.·.

Длительность импульса генератора 6 одиночных прямоугольных сигналов выбирается несколько большей, чем время установления такого состояния операционного усилителя 4.

По окончании действия импульса с выхода генератора 6 одиночных прямоугольных сигналов начинает работать реверсивный генератор 7 ступенчатого напряжения; поступающие на счетный вход реверсивного генератора 7 ступенчатого напряжения цмпульсы от автогенератора 9 прямоугольных сигналов преобразуются в ступенчатое напряжение, которое суммируется с начальным напряжением на резистивном делителе 11 При считывании очередного импульса напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 4 возрастает на одну ’’ступеньку'’, напряжение на выходе операционного усилителя 4 также возрастает, что вызывает увеличение частоты автогенератора 1. Если истинный резонанс еще не наступил, то на инвертирующем входе операционного усилителя 4 также появляется такое же по величине напряжение и, следовательно, выходное напряжение операционного усилителя 4 вновь становится равным нулю. Наступает такой момент, когда при очередном импульсе выходное напряжение операционного усилителя не возвращается к нулевому значение, что говорит о том, что истинный резонанс проходит. Напряжение (уже не нулевое) с выхода интег ратора 5 воздействует на блок 8 управления реверсом резистивного генератора 7 ступенчатого напряжения так, что следующий +1 импульс, поступающий на вход реверсивного генератора ступенчатого напряжения, вычитается из суммы предыдущих поступивших импульсов.

С приходом п+1 импульса напряжение на нёинвертирующем входе операционного усилителя 4 вновь принимает значение, соответствующее истинному резонансу измеряемого резонатора. Напряжение на выходе операционного усилителя 4 вновь становится равным нулю. Таким образом, после достижения истинного резонанса система все время совершает ''колебания¹' вокруг истинного резонанса на, величину одной ''ступеньки''. Чем меньше по напряжению эта ''ступенька ¹¹, тем точнее определяется резонанс измеряемого резонатора.

' Измерение антирезонансной частоты осуществляется аналогично измерению резонансной частоты, но напряжение смещения на неинвертирующем входе операционного усилителя 4 имеет отрицательную полярность. Это необходимо для того, чтобы частота автогенератора 1 в исходном состоянии была максимальной для данного поддиапазона частот.Резонанс так же, как и антирезонанс замеряется частотомером 10.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к радиотехнике и предназначено дл  использовани  в электроизмерительных установках по определению электрических параметров пьезокерамических резонаторов . Известно устройство дл  измерени  резонансной и антирезонансной частот пъезокерамических резонаторов, содер жащее автогенератор гармонических ко лебаний с элементом электронной пере стройки частоты, резистивный четьфех полюсник с измер емым резонатором/ трансформатор в двум  первичными обмотками и двум  вторичными, одна из которых со средним выводом, выпр митель на диодах 1. однако это устройство имеет низкое качетсво контрол  резонаторов. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, которое состоит из автогенераторов гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивного четырехполюсника, преобразовател  переменного напр жени  в посто ннЬе операционного усилител  и интегратора 2 . В этом устройстве погрешность И8мерени  резонансной и антирезонансной частот зависит от добротности измер емых резонаторов, так как напр жение смещени  определенной величины , подаваемое на один из входов операционного усилител , соответствует резонансу резонаторов лишь с определенной добротностью. Если резонатор имеет добротность больше определенной , то погрешность в определеНИИ резонанса fp,{H, возрастает, что в конечном счете .приводит к низкому качеству контрол  резонаторов. Цель изобретени  - повышение точности и надежности контрол . Поставленна  цель .достигаетс  вм, что устройство дл  измерени  резонансной и антирезонансной частоты пъезокерамических резонаторов,содержащее переключатель, последовательно соединенные автогенератор гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник с измер емым резонатором , преобразователь, операционных усилитель и интегратор, выход которого подключен к входу автогенератора rapf40HH4ecKHX колебаний, а также частотомер, св занный о входом упом нутого резистивного четырехполюсника , снабжено генератором пр моугольных одиночных сигналов, блоком управлени  реверсом и последовательно соединенными автогенератором пр моугольных сигналов, реверсивным генератором ступенчатого напр жени  и резистивным делителем, который через переключатель соединен с вторым входом , операционного усилител  и с входом генератора пр моугольных одиночны с Ъигналов, причем выход интегратора через блок управлени  реверсом подключен к входам реверсивного генератора ступенчатого напр жени , вход установка О которого соединен с выходом генератора пр моугольных одиночных импульсов. На чертеже изображена схема устройства . Схема содержит автогенератор 1 гармонических колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник 2 с измер емым резонатором, преобразователь 3 переменного напр жени  в посто нное , операционный усилитель 4, интегратор 5, генератор 6 пр моугольных импульсов одиночных сигналов, ре версивный генератор 7 ступенчатого напр жени ,блок 8 управлени  реверсом , автогенератор 9 пр моугольных сигналов,частотомер 10, резистивный делитель 11, кнопка 12. Измерение резонансной частоты про исходит следующим образом. Подлежащий измерению резонатор вставл ют в зажимное устройство резистовного четырехполюсника 2. Путем - кратковременного нажати  кнопки 12 в положение d устройство привод т в нг чальное состо ние, которое характеризуетс  следующими признаками. Вследствие подачи на неинвертирую щий вход операционного усилител  4 напр жени  отрицательной пол рности { Ej,-j. ) , которое значительно превышает напр жение на инвертирующем вхо де операционного усилител , напр жение на выходе операционного усилител минимальнр, поэтому частота автогенератора 1 минимальна . На выходе генератора 6 одиночных пр моугольных сигналов по вл етс  импульс отрицательной пол рности, ко торый устанавливает в реверсив ный генератор 7 ступенчатого напр же ни . Так как реверсивный генератор ступенчатого напр жени  приведен в О состо ние, то напр жение на выходе резистивного делих.ел  11 равно t Rg ПИТ..Й 4.R где , R - значени  сопротивлений резисторов делител . После возвращени  кнопки 12 в ис ходное состо ние (положение а) напр жение, поступающее с резистивного д лител . 11 на неинвертирующий вход операционного усилител ,также равно величине р , , ак как О состо ние реверсивного .енератора 7 ступенчатого напр жени  поддерживаетс  импульсом отрицательой пол рности с выхода генератора 6 пр моугольных одиночных сигналов. Конденсатор интегратора 5 начинает перезар жатьс  до этого напр жени , частота автогенератора 1 начинает расти, приближа сь к резонансной частоте резонатора. На инвертирующий вход операционного усилител  4 поступает выпр мленное напр жение с преобразовател  3 также положительной йол рности. При равенстве напр жений на обоих входах операционного усилител  4 частота автогенератора 1 прекращает расти и поддерживаетс  автоматически . Это происходит по той причине , что величина напр жени  смещени , подаваемого на неинвертирующий вход операционного у.силител  4  вл етс  несколько меньше, чем она была бы при резонансе измер емого резонатора . Поэтому при приращении частоты автогенератора 1 в сторону уменьшени  или увеличени .напр жени  на выходе операционного усилител  4 всегда измен етс  в противофазе входному напр жению .-. Длительность импульса генератора 6 одиночных пр моугольных сигналов выбираетс  несколько больщей, чем врем  установлени  такого состо ни  операционного усилител  4. По окончании действи  импульса с выхода генератора 6 одиночных пр моугольных сигналов начинает работать реверсивный генератор 7 ступенчатого напр жени ; поступающие на счетный вход реверсивного генератора 7 ступенчатого напр жени  мпульсы от автогенератора 9 пр моугольных сигналов преобразуютс  в ступенчатое напр жение , которое суммируетс  с начальным напр жением на резистивном делителе 11 При считывании очередного импульса напр жение на неинвертирующем входе операционного усилител  4 возрастает на одну ступеньку, напр жение на выходе операционного усилител  4 также возрастает, что вызывает увеличение частоты автогенератора 1. Если истинный резонанс еще не наступил , то на инвертирующем входе операционного усилител  4 также по вл етс  такое же по величине напр жение и, следовательно, выходное напр жение операционного усилител  4 вновь становитс  равным нулю. Наступает такой момент, когда при очередном импульсе выходное напр жение операционного усилител  не возвращаетс  к нулевому значени р, что говорит о том, что истинный резонанс проходит. Напр жение (уже не нулевое) с выхода интегратора 5 воздействует на блок 8 управлени  реверсом резистивного генератора 7 ступенчатого напр жени  так что следующий +1 импульс, поступающий на вход реверсивного генератора ступенчатого напр жени , вычитаетс  из суммы предыдущих поступивших импульсов . С приходом п+1 импульса напр жение на нёинвертирующем входе операционного усилител  4 вновь принимае значение, соответствующее истинному резонансу измер емого резонатора. Напр жение на выходе операционного усилител  4 вновь становитс  равным нулю. Таким образом, после достижени  истинного резонанса система все врем  совершает колебани  вокруг истинного резонанса на, величину одной ступеньки. Чем меньше по напр жению эта ступенька, тем точнее определ етс  резонанс измер е мого резонатора. Измерение антирезонансной частоты осуществл етс  аналогично измерению резонансной частоты, но напр жение смещени  на неинвертирующем входе операционного усилител  4 имеет отрицательную пол рность. Это необходимо дл  того, чтобы частота автогенератора 1 в исходном состо нии была максимальной дл  данного поддиапазо на частот.Резонанс так же, как и антирезонанс замер етс  частотомером 10. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  резонан й и антирезонансной частот пьезокерамических резонаторов, содержащее переключатель, последовательно соединенные автогенератор гармонически колебаний с элементом электронной перестройки частоты, резистивный четырехполюсник с измер емым реэонатором , преобразователь, операционный усилитель и интегратор, выход которого подключен IK входу автогенератора гармонических.колебаний, а также частотомер, св занный 1с входом упом нутого резистивного четырехпол рника , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и надежности контрол , оно снабжено генератором пр моугольных одиночных сигналов, блоком управлени  реверсом и последовательно соединенными-автогенератором пр моугольных сигналов, реверсивным генератором ступенчатого напр жени  и резистивным делителем, который через переключатель соединен с вторым входом операцианного усилител  и с входом генератора пр моугольных одиночных сигналов, причем выход, интегратора через блок управлени  реверсом подключен к входам реверсивного генератора ступенчатого напр жени , вход установки О которого аоединен с выходом генератора пр иоугольных одиноч ных импульсов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Расчет элементов импульсных радиотехнических устройств. Госэнергоиздат , 1963, с. 15.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 414544, кл. G 01 R 23/12, 1974 прототип).