Преобразователь ток-частота

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям токов для приборов и систем автоматического регулирования. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Преобразователь ток - частота содержит резонатор 2 колебаний в виде ленты, образованной прорезями в полупроводниковой, монокристаллической пластине 1, и соединенный с электродами 6 возбуждения, тепловой возбудитель 5 механических колебаний, расположенный на резонаторе, и два параллельно ориентированных токопроводящих канала, один из которых расположен непосредственно на резонаторе и соединен с электродами регистрации колебаний, а другой 9 - на пластине . Токи, протекающие по токопроводящим каналам, вызывают изгиб вибрирующего резонатора и, следовательно, изменение его собственной частоты колебаний, фиксируемое регистрирующей аппаратурой. Преобразователь позволяет также повысить воспроизводимость и повторяемость параметров . 1 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

10 5 (21) 4466797/21 (22) 29.07.88 (46) 23.02.91. Бюл. N 7 (71) МГТУ им. Н.Э.Баумана (72) Г,Э.Егиаэарян, Э.Л,Егиаэарян, С.М.3аседателев, С.И.Чудаков и И.В.Шелковый (53) 621.317.7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 655982, кл, G 01 R 19/25, 1976.

Авторское свидетельство СССР

hL 879484, кл. G 01 R 19/00, 1978. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОК вЂ” ЧАСТОТА (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям токов для приборов и систем автоматического регулирования. Цель изобретения — повышение точности преобразования. Преобразователь ток — частота содержит резонатор

„„. Ж„„1629860 Al

2 колебаний в виде ленты, образованной прорезями в полупроводниковой, монокристаллической пластине 1, и соединенный с электродами 6 возбуждения, тепловой возбудитель 5 механических колебаний, расположенный на резонаторе, и два параллельно ориентированных токопроводящих канала, один из которых расположен непосредственно на резонаторе и соединен с электродами регистрации колебаний, а другой 9 — на пластине, Токи, протекающие по токопроводящим каналам, вызывают изгиб вибрирующего резонатора и, следовательно, изменение его собственной частоты колебаний, фиксируемое регистрирующей аппаратурой. Преобразователь позволяет также повысить воспроизводимость и повторяемость параметров. 1 ил.

1629860

20

30

Изобретение ртносится к электроизмерительной технике, например к измерениям токов для приборов и систем автоматического регулирования.

Цель изобретения — повышение точности преобразования, На черте>ке представлен преобразователь ток — частота.

Преобразователь содержит полупроводниковую монокристаллическую пластину

1, на которой методами микроэлектронной технологии сформированы все его элементы.

Резонатор 2 в виде перемычки получен в пластине 1 двухсторонним анизотропным травлением формообразующих сквозных прорезей 3 и выемки 4. На резонаторе 2 создан тепловой возбудитель механических колебаний в виде нагревательных резисторов 5, полученных внедрением примеси (диффузия, ионная имплантация) и располо>кенных вблизи обоих концов крепления резонатора 2, Нагревательные резисторы 5 соединены с электродами 6 возбуждения.

Вдоль резонатора 2 выполнена область с проводимостью, обратной по отношению к исходной пластине 1, — токопроводящий канал 7, соединенный с электродами 8 регистрации колебаний. На пластине 1 по обе стороны на равном расстоянии от резонатора 2 и параллельно ему расположен второй токопроводящий канал 9, представляющий собой металлизированную шину П-образной формы, Канал 9 имеет по концам клеммы 10 для подключения к источнику тока.

Преобразователь закреплен в корпусе с помощью клеевого состава.

Работа преобразователя основана на явлении механического взаимодействия проводников с током и силочастотном эффекте вибрирующего струнного резонатора.

Преобразователь работает следующим образом, Токопроводящий канал 7 через электроды 8 подключается к источнику постоянного эталонного тока, а электроды 6 возбуждения — к генератору импульсного тока. При протекании через нагревательные резисторы 5 импульсного тока в резонаторе 1 создается переменный градиент .емпературы, а возникающие при этом переменные термоупругие напряжения вызывают его изгибные колебания с частотой генератора тока.

При протекании измеряемого тока через токопроводящий канал 9 со стороны его параллельно ориентированных металлизированных участков в зависимости от взаимной направленности измеряемого и эталонного токов на резонатор 2 действуют соответственно силы притяжения и отталкивания, Эти силы, согласно закону Ампера, одинаковы по абсолютному значению и пропорциональны произведению эталонного и измеряемого токов и квадрата отношения длины токопроводящего канала 7 к расстоянию между каналами 7 и 9, Результирующая сила, отклоняющая (деформирующая) резонатор 2, вызывает изменение собственной частоты механических колебаний вибрирующего резонатора 2. Это изменение воспринимается в виде колебаний с той же частотой электропроводности токопроводящего канала 7 и, соответственно, в виде частоты электрических колебаний падения напряжения на канале 7 и, следовательно, на электродах 8 регистрации.

Указанное преобразование механических колебаний в электрические происходит благодаря высоким тензорезистивным свойствам канала 7 — проводящей области в монокристаллической полупроводниковой пластине 1, Следует подчеркнуть, что выполнение токопроводящего канала 9 с обеих сторон резонатора 2 П-образной формы обладает достоинствами дифференциальной схемы, а именно, на резонатор 2 с каналом 7 действует суммарная сила взаимодействия со стороны параллельно ориентированных участков канала 9, что приводит к увеличению чувствительности преобразователя; независимость сил механического взаимодействия проводящих каналов с током от изменения расстояния между ними в определенном диапазоне при изгибных отклонениях резонатора 2 (при этом увеличение длины самого резонатора крайне незначительно), что и обуславливает практически зависимость выходного сигнала преобразователя только от измеряемого тока.

Преобразователь электрический ток— частота работает в автоколебательном режиме по схеме замкнутой системы, а именно приращение напряжения на канале 7 через электроды 8 регистрации поступает через усилитель-преобразователь, где преобразуется в импульсы тока, нагревающие резисторы 5 и возбуждающие колебания резонатора.

Внутреннее электрическое сопротивление преобразователя определяется сопротивлением канала 9 — металлизированной (алюминиевой) шины — и является весьма малым. Изменение чувствительности преобразователя, а следовательно, и диапазона измерения осуществляется путем изменения силы эталонного тока, протекающего в канале 7 (что вызывает изменение силового взаимодействия токов в каналах 7 и. 9).

1629860

Составитель Н.Логутко

Техред М,Моргентал Корректор С.Шекмар

Редактор В.Данко

Заказ 437 Тираж 415 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Преобразователь принципиально работоспособен и без источника постоянного эталонного тока, в этом случае необходимо закоротить один из электродов 8 регистрации с одной из контактных площадок, например, навесным микропроводом, при этом вторые соответствующие электроды служат входом и выходом измеряемого тока. Преобразователь позволяет также повысить воспроизводимость и повторяемость параметров, Формула изобретения

Преобразователь ток — частота, содержащий плоскую пластину с резонатором колебаний, параллельно которому расположены два токопроводящих канала с клеммами для подключения к источнику тока, и электроды для возбуждения и регистрации колебаний. отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобра5 зования, введены нагревательные резисторы, расположенные на обоих концах резонатора, выполненного в виде перемычки, образованной продольными прорезями в пластине из полупроводникового моно10 кристаллического материала, и соединенные с электродами возбуждения, при этом один из токопроводящих каналов расположен на резонаторе и соединен с электродами регистрации, а второй токопроводящий

15 канал расположен на пластине и выполнен

П-об разным.