Электромеханический фазометр

7 М 6 1 О д 1 а,1 Ьа 151 Иа 1 20 25 30 40 45 Ю 1 д 1 фк ичина наведенного площади электрода ния АС 11 и частоте; Ф дЧ д 1 дЭ И д66,ач аа, ач ассраа а аа дЬ,аЧ,м,и,аЕа аьаае з" дЧа3введены цва преобразователя входных сигналов в механические колебания измерительных электродов той же частоты и регистрирующий прибор, подключенный к измерительным электродам, а тоетий электрод выполнен на основе электрета.На фиг, 1 представлена структурная схема электромеханического фазометра, на фиг. 2 представлена зависимость напряжения регистрирующего прибора фазо- метра от величины угла сдвига фаз Ч .Настоящий фазометр состоит из двух преобразователей 1 и 2 электричесих колебаний в механические колебания измерительных электродов той же частоты, двух подвижных измерительных электроцов 3,4 механически или акустически связанных с преобразователями 1 и 2 соответственно, неподвижного электроца 5, выполненного на основе электрета и измерительного прибора 6. Все электроды выполнены в виде пластин, В качестве преобразователей электричесих колебаний в механические могут быть использованы, например, пьезоэлектрические преобразователи, работающие в диапазоне частот вплоть цо 1 Гц при подаче на входы синусоидальных напряжений 0,1 иодной и той же частоты, но имеющйх сдвиг по фазе, равный Ч в преобразователях 1 и 2 везникают механические колебания той же частоты, которые обеспечивают колебания с одинаковой амплитудой и сдвигом измерительных электродов. 3 и 4, Индуцированные заряды на электродах 3 и 4 в процессе колебаний изменяются по величине, что обуславливает появление в цепи наведенных токов 1 и 1 которые суммируются во времени на общей нагрузке, и их среднее значение, пропорциональное измеряемой величине, регистрируется прибором 6.Рассмотрим случай, когда электроды 3 и 4 движутся по гармоническому закону относительно электрода 5 по нормали к его плоским поверхностям+61 и .6 с частотой Ю. На плоских поверхностях электрода 5 выполненного на основе эле-, ктрета, находятся заряды разных знаковсс плотностью+6 и -О . Ток 1) наводимый в цвижущемся электроде у заряженной поверхности электрета с поверхностной плотностью заряда (р, находит ф ся из выражения 24 4где: В - площадь электрода;9 - единичный потенциал в плоскости заряда электрета,- траектория движения, толщина,диэлектрическая проницаемостьэлектрета;8, - смещение электроца и диэлектрическая проницаемость срецы,В наших условиях:аб эЬ э Е эсср а 9Ж= а 1 = а; = а; а а =О сР="(2)а ток определяется скоростью смещенияэлектрода 38/Э+ Ф О=- У -- ддМ ЭВи с, Й 31 При колебании электрода 3 по гармоническому закону скорость его смещения находится из выражения ДСо =Ьд 1 Ю СОЬИзменение фиктивного потенциала (+ ив плоскости зарядов+51 ц 0 о направлении линии движения электрода найдется из:Мф 0+ ьае (це иа,+цдМ(6) 1 ок в электроде 11), равен сумме наведенных токов 1 ф) и 1 от зарядовй в плоскостях электрета +01 и -б , т,е, ( Н 1= 11+1используя соотношения(4 и 5) для вычисления навеценных то= ков 1+) и 1 ) по (3) суммарныйН 1ток 1 и 4 найдется как, Еат,+:Ыаб(-) к Ь 1 , 2 Сов а 1 откуда видно, что вел тока пропорциональна б 1, величине смеще колебаний электродов Рассуждая аналогичным образом, наием ток, наводимый в электроде 5, есл5 798624 6 его колебания имеют сдвиг ао фазе гпроведем замену переменной с(г,= " Щ) относительно первого 3, г.е, тогда (13) примет вид= Ф - (1-СоЧ) =,8цу Мб 2.Й2 Общий ток 1, протекающий через сопротивление К нагрузки 6, равен сумме токов, наводимых в каждом из электРоДов пРи 5= 52= 5Ьд 1 = Д дг = ад или 8 баб, 2 Чр а с 1+ Е 5 дда" 1+ 0- - 6 СМщ 1- Ь 1,Ь)И 1 Ыгб - , 6, со 6(Ф+ч) При равенстве зазоров д = 32 -В выражение (9) несколько упрошается;ЗоЬо + б 6 соьаФ,-Юи . 2.( 2 М ) или (11) примет следующий вид 1 аЬ 662 81 И РИ(Ш+ 2 ),формула изобретения Электромеханический фаэометр, содержащий два измерительных электрода, с Ирасположенным между ними третьим электродом, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него%2 б соба- -й 2 сов юЬмуфЮЙОткуда видно, что величина тока в нагруэ.ке 6 - есть функция фазового сдвига уумежду колебаниями элекгродов.Среднее значение тока за полпериодаМколебания ог -донайдется из2 откуда угол сдвига фаз равена.е9.-2 ас вв Д,кгде: Ко - постоянная величина для преобразователя и независящая от частоты.Из выражения (.16) следует, что значение суммарного тока нагрузки не зависит от частоты измеряемых электрических колебаний, Таким образом, погрешность измерения будет определяться только погрешностью вторичной измерительной аппаратуры (например, измерителем среднего тока нагрузки), в отличие от известных типов элекгромеханических фазометров, где частотная погрешность.присутствует принципиально даже для узкого рабочего диапазона частот,Построенный по схеме (фиг.1) фазометр имеет выходнуюфхарактеристику, представленную на фиг. 2.Следует отметить простоту и технологичность конструкции. При современном уровне производства стоимость пленочных электретрв не превышает едийицы нли доли рублей.798624 Составитель А. Старостинаедактор Т. Киселева Техред Т.Маточка Корректор, М. Демч ПодписноеСССР каз 10018/55 Тираж 743 ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская на/5 атент", г. Ужгород, у ная, 4 П введены два преобразователя входныхсигналов в механические колебания измерительных электродов той же частоты ирегистрирующий прибор, подключенный кизмерительным электродам, а третий эле+кгрод выполнен на основе электрета. 8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Галахова О, П, и др. Основы фазометрии, Л., "Энергия", 1976, с. 80-86,2. Авторское свидетельство СССР Ъ 127746, кл. С 01 Р 5/34, 1959.