Время-импульсный измерительный преобразователь

Изобретение относится к времяимпульсным преобразовательным устройствам и предназначено для использования в импульсной и измерительнойтехнике.Известны времяимпульсные преобразователи напряжения, осуществляющиепреобразование напряжения во временной интервал - в электрический импульс, и содержащие входные электрические цепи, генератор пилообразногонапряжения и устройство сравнения 1.Недостаток известных преобразователей - значительные энергозатраты,так как все элементы потребляютэлектрическую энергию.Наиболее близким к изобретениюявляется времянмпульсный измерительный преобразователь, содержащий кристаллическую пластину с электродами,а также излучатель и Фотоприемник,причем кристаллическая пластина выполнена из материала типа сегнетоэлектрик 12 1.Недостатком известного устройстваявляется его сложность, поскольку.световой поток должен падать на кристалл под определенным углом, близким к углу Брюстера. Это требуетвесьма точного расположения излучателя н. Фотоприемника относительнокристалла и обязательного использования лазера, так как световой потокдолжен быть строго коллимирован.Кроме этого, устройство характеризуется узкими Функциональными возможностями, поскольку может преобразовывать во временной интервал только сигналы электрической природы.Цель изобретения - упрощение времяимпульсиого преобразователя, атакже расаиреиие Функциональныхвозможностей путем обеспечения преобразования механических сигналов,а также за счет придания ему Функцииэлектромеханического реле,Поставленная цель достигаетсятем, что во времянмпульсном измери-.тельном преобразователе, содержащемкристаллическую пластину с электродамн, пластина выполнена иэ материала типа сегнетоэластик.Кроме того, кристаллическая пластина выполненаиэ сегнетоэластика Я (МООРА)Кристаллическая пластина одним концом прикреплена к диэлектрической подложке, на ее противоположном конце установлен первый металлический контакт, а второй металлическийконтакт закреплен на диэлектрическойподложке.5 К одной из граней кристаллическойпластины прикреплен силовводящийэлемент.На Фиг, 1 изображена конструкцияу тройства; на фиг, 2 - место крепления свловводящего элемента; на.Фиг, 3 - схема, поясняющая принципФункционированння устройства,Преобразователь содержит кристаллическую пластину 1 (фиг. 1) сэлектродами 2, металлические контакты 3 и 4 и диэлектрическую подложку 5, Кристаллическая пластина 1крепится одним концом к диэлектрической подложке 5, например, с по 20 мощью эпоксидной смолы 6. Противоположный конец кристаллической пластины свободен, т.е. не связан с подложкой и на нем установлен металлический контакт 3,Этот контакт также крепится слоем 7 соответствующего клея, напримерэпоксидной смолой, Другой металлический контакт 4 закрепляется надиэлектрической подложке 5.30К одной иэ граней кристаллической пластины прикреплен силовводящийэлемент 8 (Фиг. 2). Электроды 2 служат для приложения переменного напряжения питания и преобразуемогоэлектрического сигнала 0 , Силовводящий элемент 8 предназначен дляприложения преобразуемого механического усилия Рв . Силовводящий эле 4 О мент может быть выполнен, например,иэ ситалла, эпоксидних смол или другого диэлектрика.Устройство работает следующимобразом.45 Как известно, зависимость поляризации Р сегнетоэластика от приложенного переменного (переключающего)напряжения имеет вид петли гистерезиса (Фиг, 3),Пусть к электродам сегнетоэластического элемента приложено переключающее синусоидальное напряжение.При достижении синусоидой уровняпорогового напряжения петли гестезиса +О (точка а на синусоидеФиг. 3), кристалл перейдет в верхнеепо петле гистерезиса состояние,Характерной особенностью переключаемого электрическим полем сегнетоэластика является то, что в моментпереключения через кристалл проходитимпульс тока. На фиг, 3 это импульс1, соответствующий точке х на синусоиде, Дальнейшее изменение синусоиды 5не приводит к существенным изменениям тока до тех пор, пока она не достигнет точки б . В этой точке синусоида достигает уровня порогового напряжения -Б и кристалл переключает Ося в нижнее по петле гистерезиса состояние В этот момент через сегнетоэластичный элемент пройдет отрицатель.ный импульс тока 1,.Таким образом, за один период синусоиды через сегнетоэластичный элемент пройдет два равнополярных импульсов тока 1 и 1 , временной интервал1, между которыми ранен половине периода синусоиды с = Т/2,20Если к элементу кроме переключающего напряжения прикладывать некоторое аналоговое входное напряжениеО , то это приведет к смешению петли гистЕреэиса вдоль оси электричес- В 5кого поля, что проявляется в изменении величины пороговых напряженийпетли гистерезиса. На фиг, 3 смещенная петля показана штриховой линией,и теперь ее пороговые напряженияимеют значения +Б и -Ц, В результате смещения петли (фиг, 3) сместятся.и точки пересечения синусоидыс уровнями пороговых напряжений (те 1 1перь эти точки ми 6 . Точкам е и Е насинусоиде будут соответствовать им 1пульсы тока переключения 1,и 1временной интервал между которымименьше интервала Г , который былпри отсутствии П. При изменении40полярности напряжения Пх петля гистерезиса сместится в противоположную сторону, что приведет к увеличению интервала времени между импульсами переключенияТаким образом, интервал времени45Г между равнополярными импульсами,тока, текущими через сегнетоэластнчный элемент, переключающийся коддействием электрического поля, зави: сит от напряжения У ,50Если к сегнетоэластическому элемен.ту приложить в соответствующем направлении некоторое механическоеусилие РВх, создающее давление, то это также приводит к смещению петли гистерезиса, так как действиена кристалл сегнетоэластика электрического напряжения И и механичесВхкого усилия Рэквивалентны. Следовательно, временной интервал Г между разнополярными электрическимиимпульсами, протекающими через сегнетоэластичный элемент при приложении к нему переменного напряжения,определяется электрическим аналоговым напряжением Би механическимусилием РВх .Основным свойством сегнетоэластиков является наличие спонтанной деформации, которая может быть изменена (переключена) внешним электрическим напряжением,При этом, если один край кристаллической пластины жестко закреплен,то переключение происходит как быперемещением свободного конца кристаллической пластины на некотороерасстояние й (фиг, 2),Таким образом, при приложении кэлектродам 2 переменного напряженияпитания и входного напряжения -Уметаллические контакты 3 и 4 будутпериодически замыкаться, Если кконтактам подключить любой источникэлектропитания, то импульсы токав, цепи контактов будут иметь длительность С,несущую информацию онапряжении Цустройство выполняет функцию времяимпульсного преобразователя напряжения.Кристаллическую пластину целесообразно изготавливать из сегнетоэластика . Сй (ИоО ) з . Эти кристаллытехнологичны и могут производитьсясерийно, имеют высокую термостабильность и малые напряжения переключения.Преимуществами предлагаемого устройства являются широкие функциональные возможности, так как оно выполняет функции не только времяимпульсного преобразователя, но и электромеханического реле, а также осуществляетпреобразование не только электрических, но и механических сигналов. Кроме того, для него характерны простота конструкции и энергетическая экономичность, 11533941 153394 Корректор И Эрдей Редакто 872ого комитета Сий и открытийРаушская наб.,Заказ 2518/43ВНИИПИ Тираж Государствен елам изобрете осква, Ж, дпис Патентц, г. Ужгород, ул. тная,Составитель Е, Плужниковарамеико . Текред Ж,Кастелевич