Преобразователь постоянного электрического напряжения в импульсный сигнал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеез Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 140481 (21) 3273444/18-21 (51) М. Кп.з

G 01 R 19/25 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 821. 317 ° . 7 (088. 8) Опубликовано 30/082, Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30.10.82

A.Е. Скачков, И.С. Лавров, A.È. Потапов и С.М-."Тимонов

1.

ФхС -:" 1 - >

rl A TEIL<

-Ф

Ленинградский ордена .Октябрьской Революции,и4оц фучЯО(А%

Трудового Красного Знамени технологический Институт им. Ленсовета

1 5,)(ИОТИ и (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ИМПУЛЬСНЫЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в технике высоких напря,жений для преобразования постоянного высокого напряжения в импульсный сигнал.

Известны частотные преобразователи постоянного напряжения, содержащие электроды, помещенные в диэлект.рическую жидкость, электропроводящее тело во взвешенном состоянии между электродами (1).

Недостатками известных преобразователей являются низкая надежность, обусловленная тем, что при случайном возникновении электрического разряда между электродами выходит из строя регистрирующая аппаратура (усилитель, частотомер), а также низ(кая чувствительность из-за применения жидкой среды, в которой

; взвешено электропроводящее тело, испытывающее гидродинамическое сопротивление при своем движении. При чем размер электропроводящего тела не может быть уменьшен с целью понижения гидродинамического сопротивления, «так как от его величин .существенно зависит амплитуда выходных импульсов преобразователя..

Цель изобретения - повышение надежности и чувствительности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь постоянного напряжения в импульсный сигнал, со- . держащий герметичный корпус, электроды и сферическую электропроводящую макрочастицу, расположенную в межэлектродном зазоре, снабжен .пьезоэлектрическими пластинами, расположенными рабочей гранью со стороны электродов, а металлические прокладки, размещенные на противоположных гранях пьезоэлектрических пластин, соединены с выходом преобразователя °

Использование пьезоэлектрических пластин, выполненных из пьезокерамнческого материала с высоким пьезоэлектричеСким модулем, а также за.мена жидкой среды, заполняющей преобразователь, на газообразную повышает чувствительность преобразователя, а надежность повышается за счет развязки высоковольтной цепи от низковольтной.

На чертеже схематически показан предлагаемый преобразователь пос970248 тоянного электрического напряжения в имп уль с ный с иг нал .

Преобразователь содержит герметический корпус 1, крышку 2, электроды 3 и 4, причем электрод 4 соединен с заземленным. корпусом, электропроводящую частицу 5, пьезоэлектрические пластины 6 и 7, выполненные из титаната бария (BaT10 ) в виде керамики, которые крепятся к электродам 3 и 4 при помощи клея, обла- !О дающего высокой электрической прочностью, и тонких заземленных металлических пластинок 8 и 9. Металлические прокладки 10 и ll соединены друг с другом и выходом 12, прохо-. дящим через втулку 13 из хорошо изолирующего материала. Вход 14 через высоковольтный разъем 15, через изоляционную втулку 13 соединен с электродом 3. Межэлектродная 20 область ограничена диэлектрическим кольцом 17 и заправлена через клапан

16 диэлектрической средой, обладающей высокой электрической прочностью, например азотом под давлением 510 атмосфер, или вакуумирована. Вхой преобразователя соединен с входом регистрирующего прибора, например, с числовым частотомером-хронометром типа Ч-5080.

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразуемое напряжение подается на вход 14 преобразователя, при этом электропроводящая частица 5 начинает совершать колебания между электрода- 35 ми 3 и 4. В результате удара частицы

5 об электрод 4 создается. давление на пьезоэлектрическую пластину 7. В результате между выходом 12 и заземленным электродом 4 возникает им- 40 пульс напряжения

П 2 Я 2 Я р (1)

С +С С +С где q — заряд, возникающий на пластине 7;

С> емкость преобразователя;

С вЂ” емкость проводов и входной о цепи регулирующего прибора; — пьезоэлектрический модуль керамической пластины (для титаната бария BaT10 = р 107 ° 10 к/н);

S - поверхность, подверженная давлению.

Подобный процесс протекает при ударе частицы 5 о верхний электрод 3.

Импульсы, напряжения, возникающие, в результате удара частицы об электроды, поступают на вход регистрирующей аппаратуры

Так как частота импульсов на входе преобразователя зависит от частоты ударов электропроводящей частицы об электроды, а частота ударов пропорциональна величине прикладываемого напряжения, получаем и = V(U), (2) где f — частота импульсов на выходе преобразователя;

U — прикладываемое постоянное напряжение.

Испытания макетного образца преобразователя показали высокую чувствительность, помехоустойчивость и надежность. Погрешность преобразователя не превышала 4%. В случаях пробоя межэлектродного промежутка при превышении удельного значения преобразуемого напряжения работоспособность регистрирующей аппаратуры не нарушалась, что подтверждает высо кую надежность преобразователя.

Преобразователь прост в изготовлении, имеет малые габариты и вес.

Достоинством преобразователя является возможность. бесконтактных измерений параметров электростатических полей, так как преобразователь имеет большое входное сопротивление R =-10". Ом и малую емкость С = 1 — 5 пФ.

Предлагаемая конструкция преобразователя позволяет изменять диапазон преобразуемых напряженйй, путем выполнения одного из электродов подвижньм

Формула изобретения

Преобразователь постоянного электрического напряжения в импульсный сигнал, содержащий герметический корпус, электроды и сферическую электропроводящую макрочастицу, расположенную в межэлектродном зазоре, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и чувствительности, он снабжен пьезоэлектрическими пластинами, расположенными рабочей гранью со стороны электродов, а металлические прокладки, размещенные на противоположных гранях пьезоэлектрических пластин, соединены с выходом преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 256354, кл. Р 15 В 5/00, 1968.

970248

Составитель Т. Веремейкина

Редактор М. Янович Техред Т.Маточка Корректор С. Шекмар

Заказ 8380/54 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4