Электростатический вольтметр

Электростатический вольтметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для измерения постоянного напряжения 71 диапазоне до нескольких сотен БОЛТ. Цель изобретения - повышение чувствительности вольтметра - достигается путем увеличения угла отклонения зеркала при том же входном сигнале, повышение стабильности нуля достигается путем стабилизации исходного положения пьезоэлементов. Для этого в вольтметр дополнительно введены второй биморфньш пьезозлемент 2, состоящий из пьезопластин 5 и 6 с противоположной ориентацией положительных осей, и гибкие тяги 8, а также источник 12 опорного напряжения , ключ 16 и двухпозиционный переключатель 15.Вольтметр также содержит биморфный пьезоэлемент 1, состоящий из пьезопластин 3 и 4, основание 7, зеркало 9, источник 10 света, щкалу 11, входные клеммы 13 и 14, резистор 17. 1 3.п. ф-лы, 2 ил. (Л fjLp:S сл сд

СОЮЗ СС8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 G 01 R 5/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ изн

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3843883/24-21 (22) 17.01.85 (46) 07.09.86. Бюл. - 33 (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) В.Г.Панов, P.Г.Джагупов, Г.А.Баэыпь и В.А.Кузнецов (53) 621.317.7(088.8) (56) Левшина E.Ñ., Новицкий П.В.

Электрические измерения физических величин. Л.; Энергоатомиздат, 1983, с. 110-130.

Балкаров О.H. Маношкин Ю.В. Световые отклоняющие устройства на пьезокерамике. Известия ВУЗов СССР. Приборостроение, 1972, Ф 9, с. 112-115. (54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ВОЛЬТМЕТР (57) Изобретение может быть использовано для измерения постоянного нап.ряжения в диапазоне до нескольких сотен волт. Цель изобретения — повышение чувствительности вольтметра достигается путем увеличения угла отклонения зеркала при том же входном сигнале, повышение стабильности нуля достигается путем стабилизации исходного положения пьезоэлементов.

Для этого в вольтметр дополнительно введены второй биморфный пьезоэлемент 2, состоящий из пьезопластин

5 и 6 с противоположной ориентацией положительных осей, и гибкие тяги 8, а также источник 1? опорного напряжения, ключ 16 и двухпозиционный переключатель 15.Вольтметртакже содержит биморфный пьезоэлемент 1, состоящий из пьезопластин 3 и 4, основание 7, зеркало 9, источник 10 света, шкалу

11, входные клеммы 13 и 14, резистор

17. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения постоянного напряжения в диапазоне до нескольких сотен вольт.

Цель изобретения — повышение чувствительности вольтметра за счет увеличения угла отклонения зеркала при тогл же входном сигнале, а также повышение стабильности нуля путем стабилизации исходного коложения пьезоэлементов.

На фиг. 1 и 2 изображена схема вольтметра.

Биморфные пьезоэлементы 1 и 2, состоящие из пьезопластин 3, 4 и 5, 6 соответственно, жестко закреплены в основании 7. Пьезопластины

3-6 скреплены разноименными полюсами поляризации (фиг. 2). Вольтметр содержит также гибкие тяги 8, зеркало 9, источник 10 света, шкалу 11, источник 12 опорного напря>кения, входные клеммы 13 и 14, двухпозиционный переключатель 15, ключ

16 и резистор 17.

Устройство работает следующим образом.

Переключатель 15 устанавливают в положение, при котором измеряемое напряжение подключается к пьезопластинам 3 и 5. Они включены так, что биморфные элементы 1 и 2 изгибаются в противоположные стороны и через гибкие тяги 8 .поворачивают зеркало 9, которое отклоняет световой луч источника 10 по шкале 11. После считывания показаний вольтметра переключатель 15 устанавливают во второе положение, и пьезоэлементы 3 и 5 разряжаются через резистор l7. Далее, при замыкании ключа 16, источник 12 постоянного напряжения подключается к пьезоэлементам 3, 4 и 5, 6. При этом пьезопластины 3, и 5, б деформируются в одном и том же направлении и на одинаковую величину, что приводит к выпрямлению пьезоэлементов и возвращению зеркала 9 (а следовательно, и светового указателя на шкале 11) в исходное "нулевое" положение. После размыкания ключа 16 пьезопластины 3-6 разряжаются через резистор 17, после чего прибор готов к новому измерению.

Поскольку напряжение источника 12 превышает предельное значение измеряемого напряжения, то в процессе

55940 2 измерения биморфные пьезоэлементы

1 и 2 работают на одной и той же ветви частной петли гистерезиса электромеханической характеристики (находящейся внутри предельного гистерезисного цикла, соответствующего напряжению источника 12). При этом неоднозначность показаний вольтметра, связанная с нелинейностью ха10 растеристик пьезоэлементов, устраняется.

Увеличение угла отклонения луча достигается за счет того, что зеркало 9 связано с биморфными пьеэоэле 5 ментами 1 и 2 посредством тяг 8, выполненных из упругого материала.

При смещении пьезоэлементов 1 и 2 на величину 1 тяги 8 изгибаются, и зеркало 9 поворачивается на угол у

20 Зависимость между смещением пьезоэлементов t и 2 и углом поворота зеркала 9 может быть получена из рассмотрения задачи о деформации упругой рамы при смещении ее опор.

Решение ее методом возможных перемещений в предположении, что горизонтальная перекладина (в нашем случае - зеркало) обладает бесконечной жесткостью на изгиб, приводит для малых

3Î углов поворота зеркала к зависимости (g = ? ь/У,, и для угла отклонения луча к зависимости с = 2Q = 4ь/1, 35 где У вЂ” расстояние между биморфными пьезоэлементами 1 и 2.

Угол отклонения луча зеркалом закрепленным на биморфном пьезоэлементе (как в известном устройстве) составляет (2)

45 где 7 — длина биморфного элемента.

Сравнение выражений (1) и (2) показывает, что предложенное размещение зеркала в 1 = Р /У раз повышает чувствительность вольтметра.

Расстояние 1 может составлять несколько миллиметров, а длина пьезоэлементов F> — несколько сантиметров, что позволяет получить k =10-50

Таким образом,. предлагаемый вольтметр характеризуется высокой чувствительностью и стабильностью нуля отсчета. з 1

Формула из обретения

Составитель С. Шумилишская

Техред Л.Сердюкова Корректор М. Максимишинец

Редактор В. Данко

Заказ 4817/44

Тираж 728

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР.по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Электростатический вольтметр, содержащий источник света, шкалу, биморфный пьезоэлемент, консольно закрепленный в основании, зеркало и две входные клеммы, первая из.которых соединена со средней обкладкой биморфного пьезоэлемента, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены второй биморфный пьезоэлемент с противоположной ориентацией положительных осей, также консольно закреленный в основании, и две гибкие тяги, расположенные в торцовых частях соответствующих биморфных пьезоэлементов перпендикулярно их продольным осям, при этом зеркало размещено на гибких тягах, первая входная клемма соединена также со средней обкладкой второго биморфно255940 4 го пьезоэлемента, а вторая входная клемма соединена с первыми наружными обкладками обоих биморфных пьезоэлементов .

2. Вольтметр rio п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности нуля, в него введены источник опорного напряжения, ключ и двухпозиционный переклю10 чатель, включенный между первыми наружными обкладками обоих биморфных пьезоэлементов и второй входной клеммой. при этом второй контакт двухпозиционного переключателя соедйнен с выходом ключа и вторыми наружными обкладками обоих биморфных пьезоэлементов, а вход ключа соединен с первой выходной клеммой источника опорного напряже20 ния, вторая выходная клемма которого также соединена со средними обкладка" ми обоих биморфных пьезоэлементов