устройство для измерения резонансного и антирезонансного сопротивлений пьезокерамических резонаторов

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЗОНАНСНОГО И АНТИРЕЗОНАНСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ, содержащее избирательный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен резистивный четырехполюсник с исследуемым элементом, выход которого последовательно соединен с первым широполосным усилителем, первым амплитудным детектором и первым входом аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что выход избирательного усилителя последовательно соединен с эталонным четырехполюсником, вторым широкополосным усилителем, вторым амплитудным детектором и вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого через интерфейс канала общего пользования подключен к контролеру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения резонансного и антирезонансного сопротивлений пьезокерамических резонаторов.

Известно устройство для измерения активного сопротивления пьезоэлектрических резонаторов по ав. св. N 918892, содержащее избирательный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен резистивный четырехполюсник с исследуемым резонатором, усилитель, источник напряжения задержки, источник постоянного напряжения, образцовый резистор, масштабный усилитель, вольтметр, полевой транзистор, резистор, конденсатор. Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет измерять антирезонансное сопротивление пьезоэлектрических резонаторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является преобразователь активного сопротивления кварцевого резонатора, содержащий автогенератор с положительной обратной связью и исследуемым кварцевым резонатором, усилитель, амплитудный детектор, компаратор, элемент И, управляемый напряжением резистор, источник постоянного опорного напряжения, преобразователь временного интервала в цифровой код [1] Недостатком известного устройства являются: невозможность измерения антирезонансного сопротивления пьезоэлектрических резонаторов; невысокая точность преобразования активного сопротивления кварцевого резонатора в интервал времени по причине нелинейной зависимости длительности импульсов от величины активного сопротивления кварцевого резонатора; большое время преобразования.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей при одновременном повышении точности измерений.

Достигается это тем, что в устройство, содержащее избирательный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен резистивный четырехполюсник с исследуемым пьезокерамическим резонатором, выход которого последовательно соединен с первым широкополосным усилителем, первым амплитудным детектором, введены эталонный четырехполюсник, входом соединенный с выходом избирательного усилителя, а выходом подключенный через последовательно соединенные второй широкополосный усилитель, второй амплитудный детектор к одному из входов аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу первого амплитудного детектора, а выход через интерфейс канала общего пользования подключен к контроллеру.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 схемы резистивного и эталонного четырехполюсников для измерения резонансного и антирезонансного сопротивления пьезокерамических резонаторов и алгоритмы вычисления измеряемых параметров.

Устройство содержит избирательный усилитель 1, в цепь положительной обратной связи которого включен резистивный четырехполюсник 2 с исследуемым пьезокерамическим резонатором 3, выходом последовательно электрически связанным с первым широкополосным усилителем 4, первым амплитудным детектором 5 и одним из входов аналого-цифрового преобразователя 6.

Выход избирательного усилителя 1 также подключен к входу эталонного четырехполюсника 7, выходом последовательно соединенным со вторым широкополосным усилителем 8, вторым амплитудным детектором 9 и вторым из входов аналого-цифрового преобразователя 6, выход которого через интерфейс 10 подключен к контроллеру 11.

Устройство работает следующим образом. При подключении исследуемого пьезокерамического резонатора 3 в продольную ветвь четырехполюсника 2 на выходе избирательного усилителя 1 устанавливается синусоидальный сигнал частотой, равной резонансной частоте пьезокерамического резонатора 3. Переменный сигнал поступает на вход резистивного четырехполюсника 2 и на вход эталонного четырехполюсника 7.

Выходной сигнал U_х резистивного четырехполюсника 2, пропорциональный величине резонансного сопротивления R_r резонатора 3, поступает на вход широкополосного усилителя 4, а выходной сигнал U_эт четырехполюсника 7, пропорциональный величине эталонного сопротивления R_rэт, на вход идентичного широкополосного усилителя 8, детектируются детекторами 5 и 9 и поступают на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя 6, где амплитудные значения сигналов U_x и U_эт преобразуются в цифровой код и последовательно при подачe на вход контроллера 11 импульса запуска по каналу общего пользования через интерфейс 10 записываются в память контроллера 11 и производится вычисление резонансного сопротивления R_r по формуле, приведенной на фиг. 2.

Определение антирезонансного сопротивления R_а исследуемого пьезокерамического резонатора 3 производят аналогично, при этом резонатор подключают в поперечную ветвь четырехполюсника 2, на выходе избирательного усилителя 1 устанавливается сигнал частотой, равнoй антирезонансной частоте резонатора 3, и также сигнал параллельно поступает на вход четырехполюсника 2 и на вход эталонного четырехполюсника 7, схемы которых приведены на фиг.2, а расчет величины производится по формуле 1, приведенной на фиг.2.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет осуществлять измерение резонансных, а также антирезонансных сопротивлений путем измерения напряжений на выходах резистивного и эталонного четырехполюсников с последующим расчетом измеряемого параметра по точным математическим формулам, что позволяет наряду с расширением функциональных возможностей повысить точность измерений, при этом погрешность измерений не превышает 3%