Время-импульсный измерительный преобразователь

 

1. ВРЕМЯИМПУЛЬСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий кристаллическую пластину с электродами , отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразова теля-, кристаллическая пластина вьшолнена из материала типа сегнетоэластик . 2.Преобразователь по п. 1, о тлич ающий с я тем, что крл1- сталлическая пластина выполнена из сегнетоэластика GdjCMoO),. 3.Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, кристаллическая пластина одним концом прикреплена к диэлектрической подложке, на ее противоположном конце установлен первый металлический контакт, а второй металлический контакт закреплен на диэлектрической , подложке . 4.Преобразователь по пп. 1 и 2, 5 отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя, к одной из граней кристаллической пластины прикреплен силовводящий элемент.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(50 H 03 M 1 82

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET CCCp

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3553206/24-21; 3553205/21 (22) 11.02.83 (46) 30.04;85. Бюл. Ф 16 (72) О.И, Левченко (71) Ордена Ленина институт кибернетики нм. В.И. Глушкова (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения, М,, "Энергия", 1975, с. 296.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 629508, кл. G 01 R 19/22, 1977 (прототип). (54)(57) 1, ВРЕМЯИИПУЛЬСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий кристаллическую пластину с электродами, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя; кристаллическая пластина выполнена из материала типа сегнетоэластик.

„„SU„„1153394

2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что кристаллическая пластина выполнена из сегнетоэластика Gd,(МоО ) .

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, кристаллическая пластина одним концом прикреплена к диэлектрической подложке, на ее противоположном конце установлен первый ме.таллический контакт, а второй металлический контакт закреплен на диэлектрической подложке .

4. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя, к одной из граней кристаллической пластины прикреплен силовводящий элемент.

Ою

1153394

Изобретение относится к времяимпульсным преобразовательным устройствам и предназначено для использования в .импульсной и измерительной технике.

Известны времяимпульсные преобразователи напряжения, осуществляющие преобразование напряжения во временной интервал — в электрический импульс, и содержащие входные электрические цепи, генератор пилообразного напряжения и устройство сравнения(1).

Недостаток известных преобразователей — значительные энергозатраты, так как все элементы потребляют электрическую энергию.

Наиболее близким к изобретению является времянмпульсный измерительный преобразователь, содержащий кристаллическую пластину с электродами, а также излучатель и фотоприемник, причем кристаллическая пластина выполнена из материала типа сегнетоэлектрик (21.

Недостатком известного устройства является его сложность, поскольку .световой поток должен падать на кристалл под определенным углом, близким к углу Брюстера. Это требует весьма точного расположения излучателя и фотоприемника относительно кристалла и обязательного использования лазера, так как. световой поток должен быть строго коллимирован.

Кроме этого, устройство характеризуется узкими функциональными возможностями, поскольку может преобразовывать во временной интервал только сигналы электрической природы.

Цель изобретения — упрощение времяимаульсиого преобразователя, а также расвиреиие функциональных возможностей путем обеспечения преобразования механических сигналов, а также за счет придания ему функции электромеханического реле, Поставленная цель достигается тем, что во времянмпульсном измери-. тельном преобразователе, содержащем кристаллическую пластину с электродами, пластина выполнена иэ материала типа сегиетоэластик.

Кроме того, кристаллическая пластнна олнена иэ сегнетоэластика

Gd (МООРА) -.

Кристаллическая пластина одним концом прикреплена к диэлектрической подложке, на ее противоположном конце установлен первый металлический контакт, а второй металлический контакт закреплен на диэлектрической подложке.

К одной из граней кристаллической пластины прикреплен силовводящий элемент.

На фиг, 1 изображена конструкция у тройства; на фиг, 2 - место крепления снловводящего элемента; на .фиг. 3 — схема, поясняющая принцип функционирования устройства, Преобразователь содержит кристаллическую пластину 1 (фиг. 1) с электродами 2, металлические контакты 3 и 4 и диэлектрическую подложку 5, Кристаллическая пластина 1 крепится одним концом к диэлектрической подложке 5, например, с по20 мощью эпоксидной смолы 6. Противоположный конец кристаллической пластины свободен, т.е. не связан с подложкой и на нем установлен металлический контакт 3.

Этот контакт также крепится слоем 7 соответствующего клея, например эпоксидной смолой. Другой металлический контакт 4 закрепляется на диэлектрической подложке 5.

К одной иэ граней кристаллической пластины прикреплен силовводящий элемент 8 (фиг. 2). Электроды 2 служат для приложения переменного напряжения питания и преобразуемого электрического сигнала U „, Силовводящий элемент 8 предназначен для приложения преобразуемого механического усилия Рв„ . Силовводящий эле4О мент может быть .выполнен, например, иэ ситалла, эпоксидних смол или другого диэлектрика.

Устройство работает следующим образом.

4> Как известно, зависимость поляризации Р сегнетоэластика от приложенного переменного (переключающего) напряжения имеет вид петли гистерезиса (фиг. 3).

Пусть к электродам сегнетоэластического элемента приложено переключающее синусоидальное напряжение.

При достижении синусоидой уровня порогового напряжения петли гесте55 зиса +11„ (точка " на синусоиде фиг. 3), кристалл перейдет в верхнее по петле гистерезиса состояние.

Характерной особенностью переключаемого электрическим полем сегнето1153394 эластика является то, что в момент переключения через кристалл проходит импульс тока. На фиг. 3 это импульс

1„, соответствующий точке х на синусоиде. Дальнейшее изменение синусоиды 5 не приводит к существенным изменениям тока до тех пор, пока она не достигнет точки Д . В этой точке синусоида достигает уровня порогового напряжения -U и кристалл переключает- 1О ся в нижнее по петле гистерезиса состояние В этот момент через сегнетоэластичный элемент пройдет отрицатель.ный импульс тока I,.

Таким образом, за один период синусоиды через сегнетоэластичный элемент пройдет два равнополярных импульсов тока I è I временной интервал

, между которыми равен половине пе.риода синусоиды i = Т/2.

Если к элементу кроме переключающего напряжения прикладывать некоторое аналоговое входное напряжение

06„, то это приведет к смешению петли гистереэиса вдоль оси электричес- g5 кого поля, что проявляется в изменении величины пороговых напряжений петли гистерезиса. На фиг, 3 смещенная петля показана штриховой линией, и теперь ее пороговые напряжения имеют значения +Б„ и -Ug, В резульI I тате смещения петли (фиг. 3} сместятся.и точки пересечения синусоиды с уровнями пороговых напряжений (те1 1 перь эти точким и 6 . Точкам и и 6 на синусоиде будут соответствовать имI пульсы тока переключения ?,и I временной интервал между которыми меньше интервала Г... который был при отсутствии U „ . При изменении

40 полярности напряжения Uz петля гистерезиса сместится в противоположную сторону, что приведет к увеличению интервала времени между импульсами переключения., Таким образом, интервал времени

Г между равнополярными импульсами, тока, текущими через сегнетоэластнчный элемент, переключающийся код

:действием электрического поля, зави: сит от напряжения U „.

Если к сегнетоэластическому элемен.ту приложить в соответствующем направлении некоторое механическое усилие РВх, создающее давление, то это также приводит к смещению петли гистерезиса, так как действие на кристалл сегнетоэластика электрического напряжения U и механичесВх кого усилия F „ эквивалентны. Следовательно, временной интервал Г между разнополярными электрическими импульсами, протекающими через сегнетоэластичный элемент при приложении к нему переменного напряжения, определяется электрическим аналоговым напряжением Б „ и механическим усилием F „ .

Основным свойством сегнетоэластиков является наличие спонтанной деформации, которая может быть изменена (переключена) внешним электрическим напряжением.

При этом, если один край кристаллической пластины жестко закреплен, то переключение происходит как бы перемещением свободного конца кристаллической пластины на некоторое расстояние d (фиг. 2).

Таким образом, при приложении к электродам 2 переменного напряжения питания и входного напряжения -U „ металлические контакты 3 и 4 будут периодически замыкаться. Если к контактам подключить любой источник электропитания, то импульсы тока в, цепи контактов будут иметь длительность С,несущую информацию о напряжении Ц „,, устройство выполняет функцию времяимпульсного преобразователя напряжения.

Кристаллическую пластину целесообразно изготавливать из сегнетоэластика . Cd (ИоО q) з . Эти кристаллы технологичны и могут производиться серийно, имеют высокую термостабильность и малые напряжения переключения.

Преимуществами предлагаемого устройства являются широкие функциональные возможности, так как оно выполняет функции не только времяимпульсного преобразователя, но и электромеханического реле, а также осуществляет преобразование не только электрических, но и механических сигналов.

Кроме того, для него характерны простота конструкции и энергетическая экономичность.

1153394

1153394

Составитель Е. Плужникова

Редактор Л. Авраменко - Текред Ж,Кастелевич

Корректор И. Эрдейи

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2518/43 Тираж 872

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5