Терморезонансный преобразователь (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК G01R19/22 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при построении приборов измерения энергетических характеристик сигналов переменного тока, а также в устройствах автоматики и аналоговой вычислительной техники.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

На фиг.1 и 2 схематично представлен предложенный терморезонансный

преобразователь, соответственно первый и второй варианты.

Преобразователь содержит дисковьм пьезоэлектрический резонатор 1, на противоположных поверхностях которого в центральной части нанесены электроды 2 и 3 возбуждения, имеющие шейки 4 и 5, а также контактные площадки 6 и 7 По образующей резонатора 1 нанесены нагреватели. Первый нагреватель состоит из тепловьщеляющих участков 8 и 9 и проводникового участка 10 с малым электрическим сопротивлением. Второй нагреватель состоит из тепловьщеляющих участков 11 и 12 и проводникового участка 13 также с малым электрическим сопротивлением. Первьй и второй нагреватели снабжены контактными площадками 14, 15 и 16, 17 соответственно.

По первому варианту (фиг.1) шейки

4и 5 электродов 2 и 3 возбуждения с их контактными площадками 6 и 7 расположены на одних противоположных сторонах резонатора 1 симметрично относительно его центра, а незамкнутые тепловыделяющие участки 8 и 9 первого нагревателя - на других противоположных сторонах резонатора 1 также симметрично относительно его центра. В первом из разрывов первого

нагревателя между тепловыделяющими участками 8 и 9, ограниченном конта. площадками 14 и 15, расположена шейка 4 электрода 2 возбуждения. Во втором разрыве между тепловыделяющими участками 8 и 9 расположен проводниковый участок 10, обеспечивающий электрическое соединение этих тепловццеляющих участков между собой, Аналогично расположены нанесенные на второй поверхности резонатора 1 теплов1 щеля10|цие 11, 12 и проводниковый 13 участки второго нагревателя, его контактные площадки 16 и 17 и шейка

5электрода 3 возбуждения.

Нанесение на поверхности резонатора 1 электродов 2 и 3 возбуждения, нагревателей и контактных площадок может быть осуществлено, например, путем вакуумного напыления. Электроды 2 и 3 возбуждения должны быть выполнены из материала с хорошей электропроводностью, например из серебра. Тепловьщеляющие участки 8, 9 и 11, 12 нагревателей должны быть выполнены из материала со сравнителдзно низкой электропроводностью, например, из нихрома. Проводниковые участки 10 и 13 нагревателей, обладающие малым электрическим сопротивлением, должны быть выполнены из материала с хорошей электропроводностью, например, из такого же, как и электроды 2 и 3 возбуждения .

По второму варианту (фиг.2) шейки 4 и 5 электродов 2 и 3 возбуждения с их контактными площадками 6 и 7 расположены друг под другом, а контактные площадки 14, 15 и 16, 17 первого и второго нагревателей расположены на противоположной шейкам 4 и 5 и KOHTaKTlibiM площадкам 6 и 7 стороне резонатора 1. Кроме того, проводниковые участки 10 и 13 первого и второго нагревателей размещены в зазоре между тепловыделяющими участками 8, 9 и 11,12 этих нагревателей и электродами 2 и 3 возбуждения.

Терморезонансный преобразователь по первому варианту работает следую-щим образом.

Измеряемые сигналы подаются на первый и второй нагреватели. Поскольку проводниковые участки 10 и 13 нагревателей вьшолнены из материала с высокой электропроводностью, их сопроуивление в несколько десятков раз меньше, чем сопротивление тепловьзделяющих участков 8,9 и 11,12. Следовательно, вся мощность, рассеиваемая в первом и втором нагревателях, выделйется лишь на тепловьщеляющих участках 8, 9 и 11, 12 соответственно . Тепловьщеляющий участок 8 первого нагревателя и соответствующий ему Тепловьщеляющий участок 11 второго нагревателя нанесены строго один под другим. Аналогично нанесены тепловыделяющие участки 9 и 12. Благодаря такому расположению тепловьщеляющих участков нагревателей в данном терморезонансном преобразователе в области, ограниченной тепловьщеляющими участками 8 и 11, выделяется мощность зависящая только от суммарной мощности PJ. . То же самое можно сказать об области, ограниченной тепловьщеляющими участками 9 и 12. В частноети, при постоянном значении Р. в эти областях выделяются также постоянные мощности, независящие от соотношений межд.у мощностями, рассеиваемыми в на ревателях. В других областях резонат ра 1 йьщеление мощности отсутствует Следовательно, конфигурация тепловог поля в центральной зоне резонатора и соответственно его резонансная час тота определяются только значением суммарной рассеиваемой мощности Р и не зависят от распределения этой мощ ности понагревателям. Таким образом в терморезонансном преобразователе устранена присущая известным устройствам погрешность, обусловленная изменением конфигурации теплового поля и вызванным этим изменением резонанс ной частоты пьезоэлектрического резонатора при изменении соотношениймежду мощностями, рассеиваемьми в нагревателях. Терморезонансный преобразователь по второму варианту работает следующим образом. Измеряемые сигналы подаются на первьй и второй нагреватели.. Проводниковые участки 10 и 13, размещенные в зазоре между теш1овыделяю1цими участками нагревателей и электродами 2 и 3 возбуждения, обеспечивают элек трическое соединение между собой теп ловьщеляющих участков 8, 9 и 11, 12 соответственно. Благодаря наличию проводниковых участков 10 и 13, как и для первого варианта устройства, вся подаваемая мощность рассеивается на тепловыделяющих участках 8, 9 и 11, 12. Тепловыделяющие участки 8 и 11, а также 9 и 12 нанесены, как и в первом варианте, строго один под другим. Поэтому в областях, ограниченных тепловьщеляющими участками 8 и 11, а также 9 и 12 выделяется мощность, зависящая только от суммарной мощности Р . В других областях резонатора 1 выделение мощности отсутствует. Следовательно, конфигурация теплового поля в центральной зоне резонатора 1 и его резонансная частота определяются только значением суммарной рассеиваемой мощности Р и не зависят от распределения этой мощности по нагревателям. Таким образом, устранена присущая известным устройствам погрешность, обусловленная изменением конфигурации теплового поля в центральной зоне резонатора. Следовательно, предложенный терморезонансный преобразователь характеризуется большей точностью преобразования. Формула изобретения 1.Терморезонансный преобразователь, содержащий дисковый пьезоэлек трический резонатор, два нагревателя, нанесенных на соответствующие поверхности резонатора по обраэукицей и выполненных с первыми разрывами, ориентированными симметрично относительно центра резонатора, и парами контактных площадок, расположенных по краям первых разрывов, два электрически ; изолированных от нагревателей электрода возбуждения, каждьй из которых нанесен в центральной части соответствующей поверхности резонатора и выполнен с шейкой и контактной площадкой, расположенными в первом разрыве соответствующего нагревателя, р т личающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, каждый из нагревателей выполнен со вторым разрывом, расположенным относительно первого разрыва по другую сторону от центра резонатора, между краями второго разрыва каждого нагревателя нанесен проводниковый участок с малым электрическим сопротивлением, причем тепловыделякмцие участки нагревателей, противостоящие на разных поверхностях резонатора, выполнены равновеликими. 2.Терморезонансный преобразователь, содержащий дисковый пьезоэлектрический резонатор, два нагревателя, нанесенных на соответствующие поверхности резонатора по образукицей и выполненных с первыми разрывами, ориентированными симметрично относительно центра резонатора,.и парами контактных площадок, два электрически изолированных от нагревателей электрода возбуждения, каждый из которых нанесен в центральной части соответствующей поверхности резонатора и вьшолнен с шейкой и контактной площадкой, расположенными в первом разрыве соответствующего нагревателя, отличающийся

тем, что, с целью повышения Точности преобразования, каждый из нагревателей выполнен с вторым разрывом, расположенным относительно первого разрыва по другую сторону от центра резонатора, на каждую поверхность резонатора в зазоре между соответствующими нагревателем и электродом возбуждения нанесен незамкнутьй кольцевой проводниковый участок с малым

электрическим сопротивлением, причем контактные площадки каждого из нагревателей расположены по краям второго разрыва, концы пронодниковых участ5 ков соединены с краями первых разрывов соответствующих нагревателей, тепловыделяющие участки нагревателей, противостоящие на разных поверхностях резонатора, выполнены равновели10 кими.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназн чено для использования при построении приборов измерения энергетических характеристик сигналов переменного тока, а также в устройствах ав томатики и аналоговой вычислительно техники. Целью изобретения является повышение точности преобразования. Терморезонансные преобразователи по первому и второму вариантам содержат дисковый пьезоэлектрический резонатор 1 с электродами 2 и 3 возбуждения, имеющими шейки 4 и 5, а также контактные площадки 6 и 7, а также нагреватели. Первьй нагреватель содержит тепловыделяющие участки 8 и 9 и проводниковьш участок 10 с малым электрическим сопротивлением. Второй нагреватель состоит из тепловыделяющих участков 11 и 12 и проводникового участка 13 с малым электрическим сопротивлением. Первый и второй нагреватели снабжены контактными пло-. щадками 14, 15 и 16, 17 соответственно . В первом варианте шейки 4 и 5 электродов 2 и 3 возбуждения расположены на одних противоположных сторонах пьезоэлектрического резонатора 1 симметрично, тепловыделяющие участки 8 и 9 первого .нагревателя - на других противоположных сторонах резонатора 1. Во втором варианте шейки 4 и 5 электродов 2 и 3 возбуждения расположены одна под другой. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.