Терморезонансный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения величины электрического тока или напряжения.

Известен терморезонансный преобразователь, содержащий автогенератор, пьезокристалл с двумя нанесенными на его противоположные поверхности круговыми электродс1ми возбуждения, снабженных выводами, которые включены в задающую цепь автогенератора,а две . резистивных пленки из чи хрома,нанесенных- по периметру пьезокристалла CllНедостатком данного преобразователя является низкое йлстродействие, обусловленное тепловой инерцион-/ ностью «рморезонансного преобразователя

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в терморезонансный преобразователь, содержащий автогенератор, пьезокристалл с резистивной пленкой на его поверхности и двумя электродами возбуждения, расположеннымиНа его противоположных поверхностях, выводы электродов возбуждения соединены с автогенератором, введены дополнительный электрод, снабженный выводом, и блокировочный конденсатор, при этом один из основных электродов и допол- нительный электрод выполнены в виде сегментов, ограниченных параллельными хордами, их выводы и реэистивная прямоугольная пленка, соединяющая сегменты, распЬложены в диаметральной плоскости, перпендикулярной хордам сегментов, блокировочный конденсатор включен между выводами указанных электродов, а площадь резистивной пленки определяется из соотношения SK

30 :н п

Зц - ллощадь пьезокристалла;

где

Sn - площадь резистивной пленки. На фиг.1 изображен пьезокристалл с нанесенными на него электрода1 и и резистивной пленкой; на фиг.2 - схема включения терморезонансного преобразователя в цепь измеряемого тока. Терморезонансный преобразователь содержит пьезокристалл 1, на который с одной стороны нанесен -круговой ос-, новной электрод 2, а на второй - основной электрод 3 и дополнительный электрод 4, соединенные между собой резистиззной пленкой 5, основной электрод 3 и дополнительный электрод

4 снабжены выводами 6 и 7 а основной электрод 2 имеет вывод 8. Выводы 6 и 7 соединены между собой блокировочны конденсатором 9.

Выводы 7 и 8 подключены к задающей цепи автогенератора 10.

Устройство работает следующим образом.

Автогенератор 10 работает на-чэетоте резонансапьезокристалла 1, При подключении выводов 6 и 7 к цепи, в которой необходимо произвести измерение, в резистивной пленке 5 выделяется т.епло, пропорциональное квадрату протекающего через нее тока. Ввиду того, что площадь резистивТюй ,пленки 5 мала по сравнению с площадью пьезокристалла 1, выделение теп.ла в резистивной пленке 5 приводит к возникновению значительного градиента температуры вдоль новерхности пьезокристалла 1, что в свою очередь вызывает возникновение в нем механических напряжений. Последние приводят к изменению резонансной частоты пьезокристалла 1 и, следовательно, автогенера:тора 10.

Блокировочный конденсатор 9 служит для того, чтобы повысить активность резонатора путем закорачивания по высокой частоте основного электрода 3 и дополнительного электрода 4, Пьезокристалл 1 может быть AT или ВТ - среза, либо специально подобранного среза с максимальной чувствительностью к локальному нагреву.

На фиг.2 точками показан путь прохождения тока возбуждения, а пунктиром - путь прохождения тока нагрева или измеряемого тока, о величине которого судят по изменению частоты на выходе автогенератора 10. Таким образом, повышение быстродействия в предлагаемом устройстве достигается за счет размещения нагревательного элемента малой площади, в центре пьезо кристалла, где чувствительность к

градиенту температуры максимальна. При этом для измерения не требуется установления равномерного температурного поля в объеме пьезокристалла, что значительно снижает тепловую инерционность преобразователя, которая .пропорциональна;(массе нагреваемого объема и обратно пропорциональна его теплопроводности. Предпагаемлй терморезонансный преобразователь отличается большой чувствительностью благодаря тому, что чувствительность кварцевых резонаторов к механическим напряжениям выше, чем к колебаниям температуры.

Формула изобретения

Термор зонансный преобразователь, содержащий автогенератор, пьезокристалл с резистивной пленкой на его поверхности и двумя электродами возбуждения, расположенными на его противоположных поверхностях, выводы электродов возбуждения соединены с автогенератором, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в-него введены дополнительный электрод, снабженный выводом, и блокировочный, конденсатор, при этом один из основных, электродов и дополнительный электрод вьтолнены в виде сегментов, отраниченных параллельными хордами, их выводы и резнетивнёш прямоугольная пленка, соединяющая сегменты, расположены в диаметральной плоскости, перпендикулярной хордам сегментов, блокировочный конденсатор включай между выводами указанных электродов, а площадь резистийной пленки определяется УЗ соотношения

|, где Зц - площадь пьезокристалла 5п площадь резистивной пленки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 279217, кл. В 06 Ь 1/06, 1970,