SU1255940A1 - Электростатический вольтметр - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  измерени  посто нного напр жени  71 диапазоне до нескольких сотен БОЛТ. Цель изобретени  - повышение чувствительности вольтметра - достигаетс  путем увеличени  угла отклонени  зеркала при том же входном сигнале, повышение стабильности нул  достигаетс  путем стабилизации исходного положени  пьезоэлементов. Дл  этого в вольтметр дополнительно введены второй биморфньш пьезозле- мент 2, состо щий из пьезопластин 5 и 6 с противоположной ориентацией положительных осей, и гибкие т ги 8, а также источник 12 опорного напр жени , ключ 16 и двухпозиционный переключатель 15.Вольтметр также содержит биморфный пьезоэлемент 1, состо щий 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

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  посто нного напр жени  в диапазоне до нескольких сотен вольт.

Цель изобретени  - повышение чувствительности вольтметра за счет увеличени  угла отклонени  зеркала при том же входном сигнале, а также повышение стабильности нул  путем стабилизации исходного коложени  пьезо- элементов.

На фиг 1 и 2 изображ;ена схема вольтметра,

Биморфные пьезозлементы 1 и 2, состо щие из пьезопластин 3, 4 и 5, 6 соответственно, жестко закреплены в основании 7. Пьезопластины 3-6 скреплены разноименными полюсами пол ризации (фиг. 2). Вольтметр содержит также гибкие т ги 8, зеркало 9, источник 10 света, шкалу 11, источник 12 опорного напр жени , входные клеммы 13 и 14, двух- позиционный переключатель 15, ключ 16 и резистор 17.

Устройство работает следующим образом,

Переключатель 15 устанавливают в положение, при котором измер емое напр жение подключаетс  к пьезоплас- тинам 3 и 5. Они включены так, что биморфные элементы 1 и 2 изгибаютс  в противоположные стороны и через гибкие т ги 8 .поворачивают зеркало 9 которое отклон ет световой луч источника 10 по шкале 11. После считывани  показаний вольтметра переключатель 15 устанавливают во второе положение, и пьезоэлементы 3 и 5 разр жаютс  через резистор 17. Далее при замыкании ключа 16, источник 12 посто нного напр жени  подключаетс  к пьезоэлементам 3, 4 и 5, 6. При этом Пьезопластины 3, 4 и 5, 6 деформируютс  в одном и том же направлении и на одинаковую величину, что приводит к вьшр млению пьезоэлемен- тов и возвращению зеркала 9 (а следовательно , и светового указател  на шкале 11) в исходное нулевое положение . После размыкани  ключа 16 Пьезопластины 3-6 разр жаютс  через резистор 17, после чего прибор готов к новому измерению.

Поскольку напр жение источника 12 превьапает предельное значение измер емого напр жени , то в процессе

измерени  биморфные пьезоэлементы 1 и 2 работают на одной и той же ветви частной петли гистерезиса электромеханической характеристики

(наход щейс  внутри предельного гис- терезисного цикла, соответствующего напр жению источника 12). При этом неоднозначность показаний вольтметра , св занна  с нелинейностью харастеристик пьезоэлементов, устран етс .

Увеличение угла отклонени  луча достигаетс  за счет того, что зеркало 9 св зано с биморфными пьезоэлементами 1 и 2 посредством т г 8, выполненных из упругого материала. При смещении пьезоэлементов 1 и 2 на величину & т ги 8 изгибаютс , и зеркало 9 поворачиваетс  на угол Cf .

Зависимость между смещением пьезоэлементов 1 и 2 и углом поворота зеркала 9 может быть получена из рассмотрени  задачи о деформации упругой рамы при смещении ее опор.

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

углов поворота зеркала к зависимости Cf 2й/,, и дл  угла отклонени  луча к зависимости

«: 24 4й/1,

(1)

где 1 - рассто ние между биморфными пье оэлементами 1 и 2.

Угол отклонени  луча зеркалом, закрепленным на биморфном пьезоэле- менте (как в известном устройстве) составл ет

Л 4л/:ед,

(2)

где 1д- длина биморфног о элемента.

Сравнение выражений (1) и (2) показывает, что предложенное размещение зеркала в k раз повышает чувствительность вольтметра. Рассто ние может составл ть несколько миллиметров, а длина пьезо- злементов Е - несколько сантиметров , что позвол ет получить k 10-50.

Таким образом, предлагаемый вольтметр характеризуетс  высокой чувствительностью и стабильностью нул  отсчета.

Claims (2)

1. Электростатический вольтметр содержащий источник света, шкал:,, биморфный пьезоэлемент, консольно закрепленный в основании, зеркало и две входные клеммы, перва  из.которых соединена со средней обкладко биморфного пьезоэлемента, отличающийс  тем, что, с целью повьппени  чувствительности, в него введены второй биморфный пьезоэлемент С противоположной ориентацией положительных осей, также консольно закреленный в основании, и две гибкие т ги, расположенные в торцовых част х соответствующих биморфных пьезоэлементов перпендикул рно их продольным ос м, при этом зеркало размещено на гибких т гах, перва  входна  клемма соединена также со средней обкладкой второго биморфноСоставитель С. Шумилишска  Редактор В. Данко Техред Л.Сердюкова Корректор М. Максймишинец

Заказ 4817/44

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

.по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

2559404

го пьезоэлемента, а втора  входна  клемма соединена с первыми наружными обкладками обоих биморфных пьезоэлементов.

5

2. Вольтметр по п. 1, о т л и- чающийс  тем, что, с цепью повьппени  стабильности нул , в него введены источник опорного напр жени , ключ и двухпозиционный переклю10 чатель, включенный между первыми наружными обкладками обоих биморфных пьезоэлементов и второй входной хлеммой. при этом второй контакт двухпозиционного переключател 

t5 соединен с выходом ключа и вторыми наружными обкладками обоих биморфных пьезоэлементов, а вход ключа соединен с первой выходной клеммой источника опорного напр же20 ни , втора  выходна  клемма которого также соединена со средними обкладками обоих биморфных пьезоэлементов.

±

Гий

«

(Pus.