SU1089524A1 - Устройство дл измерени силы Абрагама - Google Patents

Abstract

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

Description

Изобретение относитс  к области измерений, а именно к устройствам дл  измерени  механического воздейст ви  электромагнитного пол  на вещест во, и может найти применение как дл  вы снени  природы механического воздействи  пол  на прозрачные среды так и дл  регистрации электромагнитного пол  и измерени  его параметров Известно устройство дл  измерени  механического воздействи  электромаг нитного пол , содержащее установлен ную в волноводе тонкую провод щую пластину, подвешенную на упругой .кварцевой нити l . Однако известное Устройство не позвол ет измер ть дийамйческую силу Абрагама вследствие низкой чувствительности устройства. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  силы Абрагама, содержащее датчик силы Абрагама, подвешенный на упругой нити и образующий с ней механический колебательный контур, блок управлени  и стабилизации источника электро магнитной волны, узел возбуждени  датчика- силы Лбрагама электромагнитной волной и индикатор угла поворота датчика силы Абрагама вокруг упругой нити 2 . .. Недостатком такого устройства  вл етс  ограниченный диапазон частот и низка  точность измерений из-за возникновени  кулоновского. взаимодей стви , которое приводит к по влению значительной помехи по частоте подве са (резонансного шума), а также помех и вихревых токов, навод щихс  в обкладках конденсатора магнитным полем . Цель-изобретени  - расширение диа пазона частот в область высоких частот и повышение точности измерений. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  силы Абрагама, содержащем датчик силы Абрагама , подвешенный на упругой нити и образующий с ней механический коле бательный контур, блок управлени  и стабилизации источника электромагнит ной волны, узел возбуждени  датчика силы Абрагама электромагнитной волно и и ндикатор угла поворота датчика силы Абрагама вокруг упругой нити, датчик силы Абрагама выполнен в виде резонатора бегущей волнь, образованного отрезком свернутой в кольцо цилиндрической щелейой линии, заполненной диэлектриком, узел возбуждени  датчика силы Абрагама электромаг нитной волной выполнен в виде отрезка линии передачи поверхностной волны , который электромагнитно св зан с указанным резонатором бегущей волны и соединен с выходом блока управлени  и стабилизации источника элёкт ромагнитной волны через введенный амплитудный модул тор с частотой амплитудной модул ции, равной частоте собственных колебаний механического колебательного контура. На фиг. 1 представлена конструкци  датчика силы Абрагама на основе цилиндрической линии и структурна  электрическа  схема устройства дл  измерени  силы Абрагама; на фиг.2 спектр амплитудно-модулированного пол ; и спектр силы Абрагс1ма при амплитудной модул ции электромагнитного пол . Устройство дл  измерени  силы Абрагама содержит.датчик силы Абрагама , выполненный в виде резонатора бегущей волны (РБВ), образованного заполненным диэлектриком с диэлектрической проницаемостью.отрезком свернутой в кольцо цилиндрической щелевой линий 1, щель 2 которой проходит вдоль ее периметра. Датчик силы Абра ;гама подвешен на упругой нити 3 при помощи жесткого стержн  4 и поперечных спиц Ь и образует совместно с упругой нитью 3 механический колебательный контур. Упруга  нить 3нат нута между жесткими массивными опорами 6. Зеркало 7, жестко закрепленное на стержне 4 совместно с источником 8 света (например, лазером) и неподвижной шкалой 9, образует инди катор угла поворота датчика вокруг упругой нити 3. В состав устройства дл  измерени  силы Лбрагама входит источник 10 электромагнитной волны, блок 11 управлени  и стабилизации сигнала источника 10, электромагнитной волны амплитудный модул тор 12 и узел 13 возбуждени  в виде отрезка 14 линии передачи поверхностной волны дл  врз буждени  датчика силы Абрагама, образованного отрезком свернутой в кольцо цилиндрической щелевой линии 1. Причем частота модул ции амплитудного модул тора 12 должна совпадать с частотой собстйенньк колебаний механического колебательного контура , образованного датчиком силы Абрагама и упругой нитью 3 так, чтобы выполн лось следующее соотношение: где Ццод частота амплитудной модул ции модул тором 12; г - радиус упругой нити 3 подвеса; 1 - длина упругой нити 3 от жесткого стержн  4 до жестких массивных опор 6; G - модуль сдвига материала упругой нити 3; М - полна  масса резонатора бегущей волны датчика силы Абрагама; К - радиус кольца резонатора бегущей волны датчика силы Абрагама.

Фотодетектор 15, расположенный на неподвижной шкале 9, и усилитель 16 позвол ют проводить автоматическую подстройку частоты модул ции на частоту собственных механических колебаний механического колебательного контура, состо щего из датчика силы Абрагама и упругой нити 3.

Устройство работает следующим образом.

При измерении силы Абрагама электрическое поле, вызывающее силу Абрагама , возбуждаетс  источником 10, проходит обработку и стабилизации в блоке 11 и модулируетс  поамплитуде амплитудным модул тором 12.

Далее спектр электромагнитных колебаний через отрезок 14 линии передачи поверхностной волны повадает в датчик силы Абрагама. Под действием спектра электромагнитных солебаний в диэлектрике резонатора бегущей вол ны датчика силы Абрагама возникает. спектр силы Абрагама. Механический колебательный контур, состо щий из датчика силы Абрагама -и упругой нити 3, настроенный на частоту модул ции , выдел ет низкочастотную огибающую спектра -сил и.начинает колебатьс  вокруг упругой нити 3 с частотой, равной частоте модул ции, и амплитудой , пропорциональной величине силы Абрагама.

Колебани  датчикаосилы Абрагама привод т к отклонению луча источника 8 света, отраженного от зеркала 7, и перемещению светового п тна источ0 ника 8. света вдодь неподвижной шкалы 9. По величину этого перемещени  суд т о величине силы. Фотодетектор 15, регистриру  частоту отклонений луча источника 8 света, вырабатывает сигнал рассогласовани , который

5 через усилитель 16- поступает на амплитудный модул тор 12 дл  автоматической подстройки частоты модул ции.

Предлагаемое устройство обладает большей точностью из 4ерени  и позвол ет проводить измерение силы практи ески на любых Частотах вплоть до . световых за счет применени -в качестве датчика резонатора бегущей волны и возбуждени  его амплитудно-модулированным электромагнитным полем через отрезок 13 линии передачи поверхностных волн.

дТЯ Ц, 0 ,5Я ti)

ь : /«, lf(,)

4

. 2 «

Сп(тр CU/tbt ,Й)7

f ff/ffi.;;

I Т . Ф1К.2

Claims (1)

1. 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, отличающ 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- § ции источника электромагнитной волны через введенный амплитудный модулятор с частотой амплитудной модуляции, равной частоте собственных колебаний механического колебательного контура. ‘ИдаГТ'П^

   Он» » и может найти применение как амплитудный модулятор с частотой амплитудной модуляции, равной частоте 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 Абрага15 ма, выполненный в виде резонатора ' бегущей волны (РБВ), образованного заполненным диэлектриком с диэлектри ческой проницаемостью£*отрезком свернутой в кольцо цилиндрической щеле. вой 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 колеба' тельный контур. Упругая нить 3 натянута между жесткими массивными “опо- рами 6. Зеркало 7, жестко закрепленное на стержне 4 совместно с источни ком 8 света (например, лазером) и ¹ 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 управления и стабилизации сигнала источника 10, электромагнитной волны амплитудный модулятор 12 и узел 13 возбуждения в виде отрезка 14 линии передачи поверхностной волны для врз буждения датчика силы Абрагама, образованного отрезком свернутой в кольцо цилиндрической щелевой линии 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 выполнялось следующее соотношение: