CN104833849B - 石英晶体串联谐振频率测试方法 - Google Patents
石英晶体串联谐振频率测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104833849B CN104833849B CN201510190831.4A CN201510190831A CN104833849B CN 104833849 B CN104833849 B CN 104833849B CN 201510190831 A CN201510190831 A CN 201510190831A CN 104833849 B CN104833849 B CN 104833849B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- quartz crystal
- resistor
- sinusoidal signal
- predetermined angular
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 239000010453 quartz Substances 0.000 title claims abstract description 68
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 68
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 abstract 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
一种石英晶体串联谐振频率测试方法可包括：将具有相同频率的第一和第二正弦信号分别施加到π网络和平衡电阻器，石英晶体***π网络；使得第一正弦信号的相位比第二正弦信号超前第一预定角度，第一和第二正弦信号的输出频率从低到高变化，当π网络输出端的第一输出信号和平衡电阻器输出端的第二输出信号之间的相位差为零时，此时第一和第二正弦信号的频率为石英晶体的第一预定角度频率；使得第一正弦信号的相位比第二正弦信号落后第二预定角度，第一和第二正弦信号的输出频率从低到高变化，当第一和第二输出信号之间的相位差为零时，此时第一和第二正弦信号的频率为石英晶体的第二预定角度频率；根据第一和第二预定角度频率计算串联谐振频率。
Description
技术领域
本发明涉及石英晶体电参数测试领域，更具体地讲，涉及一种石英晶体谐振频率测试方法。
背景技术
石英晶体谐振器(以下简称石英晶体)是一种广泛应用于通信、计算机、电子仪表、家用电器等各个领域的元件。石英晶体具有频率稳定性好、品质因数高、成本低等优点。随着电子信息产业的飞速发展，尤其是数字电子技术的广泛应用，石英晶体的市场需求快速增长，石英晶体生产行业发展迅速。石英晶体串联谐振频率是石英晶体最重要的电参数，石英晶体的很多其它电参数(例如动态电容、动态电感等)均是基于串联谐振频率的值而测得的。
因此需要一种有效、准确的石英晶体串联谐振频率测试方法。
发明内容
本发明提供一种石英晶体串联谐振频率测试方法，该方法包括：将具有相同预定频率的第一正弦信号和第二正弦信号分别施加到π网络和平衡电阻器，其中，π网络连接到石英晶体的两端；使得第一正弦信号的相位比第二正弦信号的相位超前第一预定角度，第一正弦信号和第二正弦信号的输出频率按照预定频距从低到高同步变化，检测π网络输出端的第一输出信号的相位和平衡电阻器输出端的第二输出信号的相位，当第一输出信号和第二输出信号之间的相位差为零时，此时第一正弦信号和第二正弦信号的频率为石英晶体的第一预定角度频率；使得第一正弦信号的相位比第二正弦信号的相位落后第二预定角度，第一正弦信号和第二正弦信号的输出频率按照预定频距从低到高同步变化，检测π网络输出端的第一输出信号的相位和平衡电阻器输出端的第二输出信号的相位，当第一输出信号和第二输出信号之间的相位差为零时，此时第一正弦信号和第二正弦信号的频率为石英晶体的第二预定角度频率；根据石英晶体的第一预定角度频率和第二预定角度频率计算石英晶体串联谐振频率。
第二预定角度可与第一预定角度在绝对值上相等。
石英晶体串联谐振频率可等于第一预定角度频率和第二预定角度频率的平均值。
第一预定角度可在30°-60°的范围内，第二预定角度可在30°-60°的范围内。
第一预定角度可为45°，第二预定角度可为45°。
π网络可包括：第一电阻器，第一正弦信号施加到第一电阻器；第二电阻器，与第一电阻器并联；第三电阻器，连接在第一电阻器和第二电阻器之间；第四电阻器，与第二电阻器并联；第五电阻器，与第四电阻器并联；第六电阻器，连接在第四电阻器和第五电阻器之间，
石英晶体可连接在第二电阻器和第三电阻器之间的节点与第四电阻器和第六电阻器之间的节点之间，第五电阻器和第六电阻器之间的节点可作为π网络输出端。
可通过多通道直接数字频率合成器来产生同频且彼此相位差可变的第一正弦信号和第二正弦信号。
附图说明
通过结合附图，从下面的实施例的描述中，本发明这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：
图1是根据本发明的石英晶体串联谐振频率测试原理框图；
图2是根据本发明的石英晶体串联谐振频率测试方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
图1是根据本发明的石英晶体串联谐振频率测试原理框图。
参照图1，Y为被测石英晶体，Vsin1和Vsin2是两个同频正弦信号源，能够输出具有预定频率的正弦信号。石英晶体Y***到π网络中，π网络连接到石英晶体Y的两端。第一正弦信号源Vsin1将第一正弦信号S1施加到π网络。R7是平衡电阻器，第二正弦信号源Vsin2将第二正弦信号S2施加到平衡电阻器R7。第一正弦信号S1和第二正弦信号S2同频，第一正弦信号S1和第二正弦信号S2之间的相位关系可以根据需要被设定。
第一正弦信号源Vsin1和第二正弦信号源Vsin2可以是多通道直接数字频率合成器(DDS)的不同输出端口。多通道直接数字频率合成器可产生同频且彼此相位差可变的多路正弦信号，多路正弦信号之间的相位可根据需要被设定。
矢量电压表用于测试π网络输出端的输出信号和平衡电阻器R7输出端的输出信号之间的零相位。
π网络可以是纯阻抗网络。π网络可包括：第一电阻器R1，连接到第一正弦信号源Vsin1；第二电阻器R2，与第一电阻器R1并联；第三电阻器R3，连接在第一电阻器R1和第二电阻器R2之间；第四电阻器R4，与第二电阻器R2并联；第五电阻器R5，与第四电阻器R4并联；第六电阻器R6，连接在第四电阻器R4和第五电阻器R5之间。石英晶体连接在第二电阻器R2和第三电阻器R3之间的节点与第四电阻器R4和第六电阻器R6之间的节点之间。第五电阻器R5和第六电阻器R6之间的节点可作为π网络输出端。电阻器R1、R2、R3以及电阻器R4、R5、R6构成两个对称π型电阻网络。V1是π网络输出端的输出信号，是矢量电压信号。π网络输出端的输出信号V1输入到矢量电压表。
例如，第一电阻器至第六电阻器的各个电阻值为R1＝R5＝159Ω，R2＝R4＝14.2Ω，R3＝R6＝66.2Ω。
平衡电阻器R7的输出端的输出信号V2输入到矢量电压表。例如，R7＝1000Ω(1KΩ)。
下面描述石英晶体串联谐振频率测试原理。
首先将石英晶体Y接入π网络，第一正弦信号源Vsin1和第二正弦信号源Vsin2可分别输出同频的第一正弦信号S1和第二正弦信号S2。
第一正弦信号S1和第二正弦信号S2之间的相位关系如下：首先使得第一正弦信号S1的相位比第二正弦信号S2的相位超前第一预定角度(第一预定角度可以在30°-60°的范围内，优选为45°)，然后保持第一正弦信号S1和第二正弦信号S2的频率相同，相位关系不变，输出频率按照预定频距从低到高同步变化，并分别激励π网络和平衡电阻器R7，矢量电压表同步测试π网络输出端的输出信号V1的相位和平衡电阻器R7输出端的输出信号V2的相位，当输出信号V1和V2之间的相位差为零时，此时第一正弦信号S1和第二正弦信号S2的频率即为石英晶体的第一预定角度频率(例如-45°频率)，记为F1。
接着，使得第一正弦信号S1的相位比第二正弦信号S2的相位落后第二预定角度，第二预定角度可与第一预定角度在绝对值上相等(第二预定角度可以在30°-60°的范围内，优选为45°)，然后保持第一正弦信号S1和第二正弦信号S2的频率相同，相位关系不变，输出频率按照预定频距从低到高同步变化，并分别激励π网络和平衡电阻器R7，矢量电压表同步测试π网络输出端的输出信号V1的相位和平衡电阻器R7输出端的输出信号V2的相位，当输出信号V1和V2之间的相位差为零时，此时第一正弦信号S1和第二正弦信号S2的频率即为石英晶体的第二预定角度频率(例如45°频率)，记为F2。
最后，根据石英晶体的第一预定角度频率和第二预定角度频率计算石英晶体串联谐振频率Fr。具体地，在第二预定角度与第一预定角度在绝对值上相等的情况下，石英晶体串联谐振频率Fr等于第一预定角度频率和第二预定角度频率的平均值，即，Fr＝(F1+F2)/2。
下面参照图2描述根据本发明的石英晶体串联谐振频率测试方法。图2是根据本发明的石英晶体串联谐振频率测试方法的流程图。
参照图2，在步骤201，将具有相同预定频率的第一正弦信号S1和第二正弦信号S2分别施加到π网络和平衡电阻器，其中，π网络连接到石英晶体的两端。
在步骤202，使得第一正弦信号S1的相位比第二正弦信号S2的相位超前第一预定角度，第一正弦信号S1和第二正弦信号S2的输出频率按照预定频距从低到高同步变化，检测π网络输出端的第一输出信号V1的相位和平衡电阻器输出端的第二输出信号V2的相位，当第一输出信号V1和第二输出信号V2之间的相位差为零时，此时第一正弦信号S1和第二正弦信号S2的频率为石英晶体的第一预定角度频率F1；
在步骤203，使得第一正弦信号S1的相位比第二正弦信号S2的相位落后第二预定角度，第一正弦信号S1和第二正弦信号S2的输出频率按照预定频距从低到高同步变化，检测π网络输出端的第一输出信号V1的相位和平衡电阻器输出端的第二输出信号V2的相位，当第一输出信号V1和第二输出信号V2之间的相位差为零时，此时第一正弦信号S1和第二正弦信号S2的频率为石英晶体的第二预定角度频率F2；
在步骤204，根据石英晶体的第一预定角度频率F1和第二预定角度频率F2计算石英晶体串联谐振频率Fr。
如上所述，在第二预定角度与第一预定角度在绝对值上相等的情况下，石英晶体串联谐振频率Fr等于第一预定角度频率和第二预定角度频率的平均值，即，Fr＝(F1+F2)/2。
需要指出的是，现有的石英晶体串联谐振频率测试方法通常采用直接测量(而非计算)串联谐振频率的方法。当石英晶体谐振时，石英晶体表现出纯阻抗性质，石英晶体只有阻抗分量，而石英晶体的容抗分量和感抗分量之和为零，因此石英晶体两端的相位差为零。因此，在现有的石英晶体串联谐振频率测试方法中，将具有预定频率的正弦信号施加到π网络两端(石英晶体***到π网络中)，然后改变正弦信号的频率，同时检测π网络两端的相位差，当π网络两端的相位差为零时，此时施加的正弦信号的频率即为石英晶体串联谐振频率。
然而，在本发明中，先测量石英晶体的多个预定角度频率，根据测量的多个预定角度频率来计算石英晶体串联谐振频率，可避免偶然误差，提高测试精度。
因此，根据本发明的石英晶体串联谐振频率测试方法可有效、准确地测试石英晶体的串联谐振频率。
虽然本发明是参照其示例性的实施例被具体描述和显示的，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。
Claims (8)
1.一种石英晶体串联谐振频率测试方法，包括：
将第一正弦信号施加到π网络，将第二正弦信号施加到平衡电阻器，其中，第一正弦信号和第二正弦信号具有相同的预定频率，π网络连接到石英晶体的两端；
使得第一正弦信号的相位比第二正弦信号的相位超前第一预定角度，第一正弦信号和第二正弦信号的输出频率按照预定频距从低到高同步变化，检测π网络输出端的第一输出信号的相位和平衡电阻器输出端的第二输出信号的相位，当第一输出信号和第二输出信号之间的相位差为零时，此时第一正弦信号和第二正弦信号的频率为石英晶体的第一预定角度频率；
使得第一正弦信号的相位比第二正弦信号的相位落后第二预定角度，第一正弦信号和第二正弦信号的输出频率按照预定频距从低到高同步变化，检测π网络输出端的第一输出信号的相位和平衡电阻器输出端的第二输出信号的相位，当第一输出信号和第二输出信号之间的相位差为零时，此时第一正弦信号和第二正弦信号的频率为石英晶体的第二预定角度频率；
根据石英晶体的第一预定角度频率和第二预定角度频率计算石英晶体串联谐振频率。
2.根据权利要求1所述的石英晶体串联谐振频率测试方法，其中，第二预定角度与第一预定角度在绝对值上相等。
3.根据权利要求1所述的石英晶体串联谐振频率测试方法，其中，石英晶体串联谐振频率等于第一预定角度频率和第二预定角度频率的平均值。
4.根据权利要求2所述的石英晶体串联谐振频率测试方法，其中，第一预定角度在30°-60°的范围内，第二预定角度在30°-60°的范围内。
5.根据权利要求4所述的石英晶体串联谐振频率测试方法，其中，第一预定角度为45°，第二预定角度为45°。
6.根据权利要求1所述的石英晶体串联谐振频率测试方法，其中，π网络包括：第一电阻器，第一正弦信号施加到第一电阻器；第二电阻器，与第一电阻器并联；第三电阻器，连接在第一电阻器和第二电阻器之间；第四电阻器，与第二电阻器并联；第五电阻器，与第四电阻器并联；第六电阻器，连接在第四电阻器和第五电阻器之间。
7.根据权利要求6所述的石英晶体串联谐振频率测试方法，其中，石英晶体连接在第二电阻器和第三电阻器之间的节点与第四电阻器和第六电阻器之间的节点之间，第五电阻器和第六电阻器之间的节点作为π网络输出端。
8.根据权利要求1所述的石英晶体串联谐振频率测试方法，其中，通过多通道直接数字频率合成器来产生同频且彼此相位差可变的第一正弦信号和第二正弦信号。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510190831.4A CN104833849B (zh) | 2015-04-21 | 2015-04-21 | 石英晶体串联谐振频率测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510190831.4A CN104833849B (zh) | 2015-04-21 | 2015-04-21 | 石英晶体串联谐振频率测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104833849A CN104833849A (zh) | 2015-08-12 |
| CN104833849B true CN104833849B (zh) | 2017-10-20 |
Family
ID=53811858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510190831.4A Expired - Fee Related CN104833849B (zh) | 2015-04-21 | 2015-04-21 | 石英晶体串联谐振频率测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104833849B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106053958A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-26 | 上海交通大学 | 基于FPGA的压电陀螺等效电路的π网络等相位测试法及装置 |
| US11137373B2 (en) * | 2018-05-24 | 2021-10-05 | Hf Scientific, Inc. | QCM measurement of scale formation |
| CN110813773B (zh) * | 2019-10-23 | 2023-06-16 | 台晶(宁波)电子有限公司 | 一种用于镀膜后的石英芯片的频率自动测量设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5893054A (en) * | 1993-09-07 | 1999-04-06 | Boeing North American, Inc. | Amplitude detection and automatic gain control of a sparsely sampled sinusoid by computation including a hilbert transform |
| US6292002B1 (en) * | 1999-08-16 | 2001-09-18 | The B. F. Goodrich Company | Crystal resonant frequency sensor |
| CN103983854A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-13 | 北京信息科技大学 | 石英晶体电参数测试*** |
-
2015
- 2015-04-21 CN CN201510190831.4A patent/CN104833849B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5893054A (en) * | 1993-09-07 | 1999-04-06 | Boeing North American, Inc. | Amplitude detection and automatic gain control of a sparsely sampled sinusoid by computation including a hilbert transform |
| US6292002B1 (en) * | 1999-08-16 | 2001-09-18 | The B. F. Goodrich Company | Crystal resonant frequency sensor |
| CN103983854A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-13 | 北京信息科技大学 | 石英晶体电参数测试*** |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 用于石英晶体——频率测试相位检测技术研究;宋新菊等;《传感器世界》;20061130;第14-16、19页 * |
| 石英晶体元件串联谐振频率快速测量技术的研究;刘解华等;《中国测试技术》;20060331;第32卷(第2期);第58-61页 * |
| 石英晶体谐振器负载谐振频率测量技术研究;鲁恭诚等;《北京机械工业学院学报》;20040331;第19卷(第1期);第81-83、100页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104833849A (zh) | 2015-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104111432B (zh) | 扩展操作范围上的测试工具的校准 | |
| CN106066425B (zh) | 一种阻抗测量装置及其实现校准补偿的方法 | |
| CN105958621B (zh) | 一种用于电容器组桥差保护不平衡电流调平方法 | |
| CN104833849B (zh) | 石英晶体串联谐振频率测试方法 | |
| CN105973947A (zh) | 一种tds值的测量方法及测量*** | |
| CN106872900B (zh) | 一种基于相敏检波器的电池内阻测试电路 | |
| JP6768784B2 (ja) | バスバーの電圧を測定するためのシステム | |
| CN104237832B (zh) | 一种复阻抗标准器的校准方法及装置 | |
| CN102508034B (zh) | 微固体模态陀螺等效电路的参数测量方法及装置 | |
| CN103983854B (zh) | 石英晶体电参数测试*** | |
| CN105372498B (zh) | 用于暂态电流测定的分流器阻抗参数确定方法 | |
| CN106443549B (zh) | 一种用于校准电池内阻测试仪的模拟交流电阻装置 | |
| JPH11142451A (ja) | コンデンサの測定端子接触検出方法 | |
| CN102768334B (zh) | 电路分析仪的分析方法 | |
| CN104660253B (zh) | 一种具有锁相环的测量装置 | |
| CN105610467B (zh) | 一种被复线信道建模方法 | |
| CN108008171B (zh) | 一种电路参数检测电路及电能表 | |
| CN106199285A (zh) | 任意交流载波下的电容特性测量设备及其测量方法 | |
| CN106645965A (zh) | 一种测量rlc参数的方法 | |
| CN206223872U (zh) | 电容式电力设备介质损耗在线检测*** | |
| CN103197153B (zh) | 一种基于矢量三角形的电容电感参数测量电路及其测量方法 | |
| CN108896131A (zh) | 射频导纳物位仪中基于温度补偿的物位测量单元及物位仪 | |
| CN103048364A (zh) | 一种基于rc网络频率特性的土壤含水量测量装置和方法 | |
| Raouf et al. | Measurement of capacitance and resistance using two perfectly synchronized voltage sources | |
| Ouameur et al. | A PXI modules-based voltage injection system for AC resistors calibration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171020 Termination date: 20180421 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |