石英晶体经常工作于负载谐振状态,由于负载电容的存在,负载谐振频率测量精度的提高存在固有的困难.对π网络零相位法测量石英晶体负载谐振频率的3种测量方法进行了分析,在此基础上,采用内置固定负载电容和电容计设计了π网络零相位型石英晶体电参数测试系统.实验结果表明,负载谐振频率重复测量精度达到了±2×10-6,但需进一步改进以减小系统误差.

采用π网络零相位法测量石英晶体串联谐振频率时,π网络中的分布参数会在π网络中引入相移,从而对石英晶体串联谐振频率的测量精度产生较大影响.采用补偿网络并适当选取补偿器件,比如电阻、电感和电容的串联或并联组合等,可以提高串联谐振频率的测量精度至±2 ×10-6范围内.实验中使用的电阻、电感和电容都是定值器件,如果全部换用可变器件,则可能更加精确地确定补偿器件并获得更好的实验结果.

为了配合仪器设备电气安全性能检测新国标的制定和实施，设计了符合IEC61010标准的耐压测试系统。测试系统包括程控电源、测试回路、信号采集、调理电路和单片机数据采集接口电路等部分。试验数据表明系统工作稳定，测试精度高。在0~20mA的测试范围内，测试精度达到±（1．5％mA±0．05mA）。

介绍零相位法石英晶片测试仪的设计。仪器由微控制器、复杂可编程逻辑器件、信号发生器、滤波器、π网络电路、幅度相位检测、数码显示和键盘控制等部分组成。仪器可在1MHz～60MHz范围内测试石英晶片的谐振频率、谐振电阻，具有测试方法符合国际标准、精度高、可检出寄生频率等特点，总体性能优于国内应用的其它石英晶片测试仪器。