Устройство для измерения постоянного напряжения
ОП И САН И Е11744З52
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.05.78 (21) 2610628 18-21 с присоединением заявки X(23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень М 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.80 (51) М. К, .
G 01R 19126
Государственный комитет
СССР (53) УДК 621.317.7. .083.92 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
Ю. С. Расщепляев, А. Е. Богатых и В. Ф. Вербов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при проектировании цифровых вольтметров.
Известно устройство для измерения постоянного напряжения, основанное на пространственной модуляции светового луча контролируемым параметром и состоящее из источника света, оптической системы передачи информации и модулятора с уголковым отр ажател ем;(1) .
Однако известное устройство предназначено для измерения высоких напряжений и в связи с этим характеризуется значительной сложностью.
Более близким к изобретению является устройство для измерения постоянного напряжения, основанное на преобразовании контролируемого электрического параметра в механическое перемещение и содержащее, в частности, пьезоэлемент и блок регистрации (2).
Недостаток известного устройства связан с невысокой точностью измерения, поскольку в нем предусматривается фиксация механических перемещений с помощью малостабильного дифференциального струнного преобразователя силы в частоту.
Целью изобретения является повышение точности измерительного процесса.
Для достижения поставленной цели устройство для измерения постоянного напряжения, содержащее пьсзоэлемент и блок pLгистрации, снабжено формирователем нарастающего напряжения, источником монохроматического света, зеркалом и полупрозрачной зеркальной пластиной, а в блок регистрации введен фотоэлемент, причем формирователь нарастающего напряжения ус10 таиовлен на входе устройства и подключен к двум противоположным граням пьезоэлемента, третья зеркальная грань которого обращена к фотоэлементу, источник монохроматического света и зеркало располо15 жены на оптической оси, перпендикулярной к оси между пьезоэлементом и фотоэлементом, а в месте пересечения двух оптических осей под углом в 45 к каждой размещена полупрозрачная зеркальная пла20 стина.
На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.
Измеряемое напряжение прикладывается между клеммой 1 и шиной нулевого потенциала. В состав устройства входят формирователь 2 нарастающего напряжения, пьезоэлемент 3, источник 4 монохроматического света, зеркало 5, полупрозрачная зеркальная пластина 6 и блок 7 регистрации с
30 фотоэлементом 8, формирователи 9 импуль744352 сов, дифференцирующим элементом 10, диодом 11, гвоичным счетчиком 12 импульсов.
На схеме отмечены также клемма 13 сброса счетчика и выходная клемма 14.
Работа устройства происходит следуюьцим образом.
Монохроматичсский луч света 01 источника 4 делится на два когерентных луча полупрозра шой зеркальной пластиной б. Первый луч падаст на исподви>I Обозначим чсрез S, и S2 расстояния, «оторые проходят первый и второй лучи соответственно от источника 4 света до входа блока 7 регистрации. Тогда если SI — 52 —— = m . >., то будет максимум интерференции, сели у //1+ 1 1 2 2 то будет минимум интерференции (m — целое число, > — длина волны моисхроматичсского света). Расстояние S2 зависит от величины деформации пьезоэлемента, которая в общем случае определяется по формуле Ь5:dU„, где Л5 — абсолютная величина деформации; d — коэффициент, характеризующий обратный пьезоэффект материала; U, — входное измеряемое постоянное напряжение. Очевидно, что движение полос интсрфсренциониой карт1шы будет набл юдаться только при изменяющемся входном напряженш! (деформации пьезоэлемента), которое затем преобразуется фотоэлементом 8, формирователем 9 импульсов, дифферснцирующим элементом 10 и диодом 11 в короткие однополярные импульсы. Таким образом, прп подаче на две противоположные грани пьезоэлемента 3 входного постоянного напряжения U, иа вход счетчика 12 будут поступать импульсы в течение нарастания U, от нуля до максимума, - Однако в этом случае крутизна нарастания ступенчатого входного напря>кения и, следовательно, скорость движения полос будут весьма значительными, поэтому блок 8 регистрации с конечным быстродействием не сможет успевать считывать всс движущиеся полосы. Это означает, что при подобных условиях устройство будет работать с большей погрешностью. Для устранения этого не, остатка входное постоянное напряжение L, вначале подводится к входу формирователя 2 нарастающего напряжения, который уменьшает крутизну а ступенчатого вход110! о и>! IIряжсиIIII при том жc максимальном значении Ь/,. С выхода формирователя 2 преобразованное напряжение подастся на две противоположные грани пьезоэлемента 3. 1П Ко/!ичсство полученных импульсов, суммирующ1гхся в счетчике 12, независимо от крутизны а будет для данного замера постоянным. От значения и зависит только частота их следования. Поэтому крутизну а выбирают такой, чтобы время измерения было минимальным, а частота следования импульсов выполнения соизмерима с быстродействием блока 7 рс! истрации. Величина входного напряжения !, определяется по формуле U,== n ЛУ, где /I — число импульсов в счетчике; AU — цена одного импульса. Сдвиг иптсрфереициопиых полос, достаточный для регистрации, будет наблюдаться при изменении разности расстояний S, и /, 52 IId BO III1IRIII), PclBII BIO Поэтому ЬЬ 4d Точность измерения можно повысить приЗз меняя источники света с более короткими, а пьезоматсриалы с большими. Формула изобрстеиия 4п Устройство для измерения постоянного напряжения, содержащее пьезоэлемент п блок регистрации, о т л и ч а ю !ц е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено формирователем нарастающего напряжения, источником моиохроматичсского света, зеркалом и полупрозра шой зеркальной пластиной, а в блок регистрации введен фотоэлемент, причем формирователь нарастающсго напряжения установлен на входе устройства и подк;почен к двум противоположным граням пьезоэлемента, третья зеркальная грань которого обращена к фотоэлементу, источник монохром атического света и зеркало расположены на оптической оси, перпендикулярной к оси между пьезоэлементом и фотоэлементом, а в месте пересечения двух оптических осей под углом в 45 размещена полупрозрачная зеркальная пластина. 60 Источники информации, принятые во вппмаиис при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР ¹ 24083б, кл. G 01 15//02, 19б6. 2. Авторское свидетельство СССР 65 № 4б1382, кл. G 01R 19!2б, 1972. 744352 Составитель Л. Морозов Техред В. Серякова Редактор Т. Пилипенко Корректор Л. Орлова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 770/12 Изд. Хв 316 Тираж 1033 Подписное НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 7Ê-35, Раушская наб., д. 4 5
