Устройство для измерения силы абрагама

Устройство для измерения силы абрагама

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ АБРАГАМА, содержащее датчики силы. Абрагама, подвешенный на упругой нити и образующий с ней механический колебательный контур, блок управления и стабилизации источника электромагнитной волны, узел возбуждения датчика силы Абрагама электромагнитной волной и индикатор угла поворота датчика силы Абрагама вокруг упругой нити, отличающееся тем, что, с целью расши рения диапазона частот в область высоких частот и повышения точности измерений, датчик силы Абрагама выполнен в виде резонатора бегущей волны, образованного отрезком свернутой , в кольцо цилиндрической щелевой линии, заполненной диэлектриком, узел возбуждения датчика силы Абрагама электромагнитной волной выполнен в виде отрезка линии передачи поверхностной волны, который электромагнитно связан с .указанным резонатором бегущей волны и соединен с выходом блока управления и стабилиза- g ции источника электромагнитной вол- (Л ны через введенный амплитудный модулятор с частотой амплитудной модуляции , равной частоте собственных колебаний механического колебательного контура, .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) и (11) 3(51) 0 01 29 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н, /gal(lâ „ ) : йх н)) ;); 1 3

;. .:. 2ЦОТР)„а

) еве е ч ывцч

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3542510/18-09 (22) 01.12.82 (46) 30.04.84 Бюл. )) 16 (72) Г.И.Комарь, А.И.Носич и В.ПеШестопалов (71) Институт радиоФизики и электроники АН УССР (53) 621.317.37(088,8) (56) 1. Билько М.И. и др. Измерение мощности на СВЧ. M., "Советское радио", 1976, с. 100.

2. Lahoz D.С., Graham G М

Canadian Journal Physics, 1979;

Р 57, р. 667(прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ .

СИЛЫ АБРАГАМА, содержащее датчики силы Абрагама, подвешенный на упругой нити и образующий с ней механический колебательный контур, блок управления и стабилизации источника электромагнитной волны, узел возбуждения датчика силы Абрагама электромагнитной волной и индикатор угла поворота датчика силы Абрагама вокруг упругой нити, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона частот в область высоких частот и повышения точности измерений, датчик силы Абрагама выполнен в виде резонатора бегущей волны, образованного отрезком свернутой, в кольцо цилиндрической щелевой линии, заполненной диэлектриком, узел возбуждения датчика силы Абрагама электромагнитной волной выполнен в виде отрезка линии передачи поверхностной волны, который электромагнитно связан с .указанным резонатором бегущей волны и соединен с выходом блока управления и стабилиза- Я ции источника электромагнитной волны через введенный амплитудный моду.лятор с частотой амплитудной модуляцвн, равной частоте собственных холебаний механического колебательного контура.

1089524

Изобретение относится к области . измерений, а именно к устройствам для измерения механического воздействия электромагнитного поля на вещест во, и может найти применение как для выяснения природы механического воздействия поля на прозрачные среды, так и для регистрации электромагнитного поля и измерения его параметров.

Известно устройство для измерения механического воздействия электромаг- 10 нитного поля, содержащее установлен.ную в волноводе тонкую проводящую пластину, подвешенную на упругой .кварцевой нити (1j .

Однако известное устройство не 15 позволяет измерять дийамическую силу

Абрагама вследствие низкой чувстви- . тельности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения силы Абрагама, содержащее датчик силы Абрагама, подвешенный на упругой нити и образующий с ней механический колебательный контур, блок управления и стабилизации источника электро. 25 магнитной волны, узел возбуждения датчика-силы Абрагама электромагнитной волной и индикатор угла поворота датчика силы Абрагама вокруг упругой .нити (2) .

Недостатком такого устройства является ограниченный диапазон частот и низкая точность измерений из-эа возникновения кулоновского. взаимодействия, которое приводит к появлению значительной помехи по частоте подве- З5 са (резонансного шума), а также помех и вихревых токов, наводящихся в обкладках конденсатора магнитным полем.

Цель. изобретения — расширение диа-40 пазона частот в область высоких частот и повышение точности иэмерениЯ.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения силы

Ьбрагама, содержащем датчик силы Аб- 45 рагама, подвешенный на упругоЯ нити и образующий с ней механический коле бательный контур, блок управления и стабилизации источника электромагнитной волны, узел возбуждения датчика силы Абрагама электромагнитной волной и индикатор угла поворота датчика силы Абрагама вокруг упругой нити, датчик силы Абрагама выполнен в виде резонатора бегущей волны, образованного отрезком свернутой в кольцо цилиндрической щелевой линии, заполненной диэлектриком, узел возбуждения датчика силы Абрагама электромаг нитной волной выполнен в виде отрезка линии передачи поверхностной волны, который злектромагнитно связан с указанным резонатором бегущей волны и соединен с выходом блока управления и стабилизации источника элект ромагнитной волны через введенный 65 амплитудный модулятор с частотой амплитудной модуляции, равной часто- те собственных колебаний механического колебательного контура.

На фиг. 1 представлена конструкция датчика Силы Абрагама на .основе цилиндрической линии и структурная электрическая схема устройства для. измерения силы Абрагама; на фиг.2 спектр амплитудно-модулированного поля; и спектр силы Абрагама при амплитудной модуляции электромагнитного поля.

Устройство для измерения силы Абрагама содержит датчик силы Абрагама, выполненный в виде резонатора бегущей волны (РБВ), образованного заполненным диэлектриком с диэлектри. ческой проницаемостью "отрезком сверйутой в кольцо цилиндрической щелевой линии 1, щель 2 которой проходит вдоль ее периметра. Датчик силы Абра

;гама подвешен на упругой нити 3 при помощи жесткого стержня 4 и поперечных спиц 5 и образует совместно с упругой нитью 3 механический колебательный контур. Упругая нить 3 натянута между жесткими массивными опо- рами б. Зеркало 7, жестко закрепленное на стержне 4 совместно с источни ком 8 света (например, лазером) и неподвижной шкалой 9, образует инди катор угла поворота датчика вокруг упругой нити 3.

В состав устройства для измерения силы Абрагама входит источник 10 электромагнитной волны, блок 11 уп равления и стабилизации сигнала источника 10, электромагнитной волны амплитудныЯ модулятор 12 и узел 13 возбуждения в виде отрезка 14 линии передачи поверхностной волны для воз буждеиия датчика силы Абрагама, образованного отрезком свернутой в кольцо цилиндрической щелевой линни 1. Причем частота модуляции амплитудного модулятора 12 должна совпадать с частотой собственных колебаний механического колебательного контура, образованного датчиком силы

Абрагама и упругой нитью 3 так, чтобы выполнядось следующее соотношение .

ЯМЯС, И®о г где 4)„о* — частота амплитудной модуляции модулятором 12;

r — радиус упругой нити 3 подвеса;

1 — длина упругой нити 3 от жесткого стержня 4 до жестких массивных опор 6;

0 — модуль сдвига материала упругоЯ нити 3;

М - полная масса резонатора бегущей волны датчика силы Абрагама;

1089524

nermp силы

Составитель В,Ежов

Редактор Н.Безродная Техред С.Легеза Корректор А;Зимокосов., Заказ 2928/43, Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений -и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

H — радиус кольца резонатора бегущей волны датчика силы Абрагама.

Фотодетектор 15, расположенный на неподвижной шкале 9, и усилитель 16 позволяют проводить автоматическую подстройку частоты модуляции на частоту собственных механических колебаний механического колебательного контура, состоящего из датчика силы

Абрагама и упругой нити 3. t0

Устройство работает следующим образом.

При измерении силы Абрагама электрическое поле, вызывающее силу Абрагама, возбуждается источником 10, !5 проходит обработку и стабилизациЮ в блоке 11 и модулируется по амплитуде амплитудным модулятором 12.

Далее спектр электромагнитных колебаний через отрезок 14 линии передачи поверхностной волны понадает в датчик силы Абрагама. Под действием спектра электромагнитных колебаний в диэлектрике .резонатора бегущей вол ны датчика силы Абрагама возникает. спектр силы Абрагама. Механический колебательный контур, состоящий из

I датчика силы Абрагама и упругой нити 3, настроенный на частоту модуляции, выделяет низкочастотную огибаю-, щую спектра сил и начинает колебаться вокруг упругой нити 3 с частотой, равной частоте модуляции, и амплитудой, пропорциональной величине силы

Абрагама.

Колебания датчика, силы Абрагама приводят к отклонению луча источника

8 света, отраженного от зеркала 7, и перемещению светового пятна источник@ 8 света вдоль неподвижной шкалы 9. По величине этого перемещения судят о велйчине силы. Фотодетектор

15, регистрируя частоту отклонений луча источника. 8 света, вырабатывает сигнал рассогласования, который через усилитель 16 поступает на амплитудный модулятор 12 для автоматической подстройки частоты модуляции.

Предлагаемое устройство обладает большей точностью измерения и позволяет проводить измерение силы .практически на любых частотах вплоть до световых за счет применения.в качестве датчика резонатора бегущей волны и возбуждения его амплитудно-модулированным электромагнитным полем через отрезок 13 линии передачи поверхностных волн.