ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР Советский патент 1970 года по МПК H03K7/02 

Изобретение относится к области автоматики, измерительной и вычислительной техники, а имемно, к устройствам электромеханических и электрических модуляторов.

Электромеханические модуляторы, ка,к известно, состоят из двух .преобразователей: обратного, Преобразующего несущее напряжение В механическое перемещение, и прямого (параметрического), -преобразующего перемещение в изменение параметра электрической цепи.

Однако они имеют ограниченный срок службы, Ощределяемый наличием «епрерьинпо работающих контактов и разрегулиров-кой контактных пар, больщ.ие габариты .и вес, больщую потребляемую мощность.

Целью изобретения является создан-ие малогабаритного амплитудного модулятора без мехаНических изнащивающихся частей с малым потреблением энергии, высокой чувствительностью и щироким диапазоном частот несущего сигнала. Для этого используется многофазная ка.пиллярная ртутно-электролитичеокая система.

В основе работы предлагаемого модулятора лел{ит известный закон Лимлана-Гельмгольца

йГай 2з,,, ,

gИ L , где ст - коэффиdfdif

С - емкость двойного электрического слоя. Из этого закона следует, что лри поляризации поверхности раздела ртуть-электролит происходит изменение величины поверхностного натяжения, в результате чего изменяется форма поБерхно1Сти раздела и, обратное, что при механической деформации Поверхности раздела ртуть-электролит (изменение поверхности раздела) возникает переменная э.д.с.

Предлагаемый 1модулятор использует оба указанных электрокапиллярных эффекта. Эффект деформации ловерхности раздела ртутьэлектролит под действием внещнего переменного напряжения несущей частоты лежит в основе работы обратного преобразователя. В оснозе работы прямого (параметрического) преобразователя Описываемого модулятора лежит эффект возникновения гпеременной э.д.с. при периодической гидродинамической деформации поверхности раздела ртуть-электролит и при одновременной поляризации этой же границы раздела «изкочастотным измеряемым сигналом. На чертеже схематически изображен предложенный модулятор.

Стеклянный «алилляр 1 заполнен ртутными |ка1плям1И 2, 3, 4 и слоями водного раствора электролита 5, 6, 7. Обратный преобразователь образован сипараметрического преобраз ователй 3, 4, 6, 7 слоем диэлектрической ЖИдкости 8. Торцы ка-пилляра могут быть герметически закрыты заглушками 9, иалример (Заклеены эпоксидной смолой, или открыты. В случае, если торцы капилляра закрыты за-глушками, то 1между заглушкой м слоями электролита 5, 7 оставлены два достаточно больших газовых объема 10, 11 для того, Чтобы обеспечить возможность деформации поверхности раздела ртуть-электролит. Инертные электроды 12 и 13 контактируют 1C ртутью и электролитом обратного преобразователя, а электроды 14 и 15 - с ртутью и электролитом прямого преобразователя.

При подаче на электроды 12, 13 переменного напряжения с несущей частотой (в полосе от герц до нескольких килогерц) происходит периодическое изменение строения двойного слоя иа границе раздела ргуть 2 - электролит 5, в результате чего в соот1ветствии с

2 5

-С .происходит периодическая деформаdf

ция этой поверхности раздела. Это приводит к гидродина.мическому течению ртути, электролита и диэлектрической жидкости (ввиду их практической несжимаемости в рассматриваемом диапазоне -скоростей) вдоль оси канилляра. При закрытых торцах капилляра такое течение возможно за счет изменения объемов газовых пузырьков. В результате лериодического течения, вызванного деформацией поверхности раздела ртуть-элекцролит обратного преобразователя, происходит деформация всех остальных поверхностей раздела.

Количество ртутных жалель и сталбиков электролита, входящих iB прямой (шараметричесК1ИЙ) лреобразователь Может быть рабличным: от одной капли ртути и одного столбика электролита до нескольких десятков, в зависимости от требуемой величины выходного сигнала. Изменение формы ловерхности раздела ртуть-электролит обратного преобразователя Повторяют остальные ловерхности ртутьэлектролит прямого преобразователя. При

этом на границах раздела лараметрИЧеского преобразователя лраисходит изменение емкости двойного СЛОЯ за счет изменения .площадей поверхности раздела IB результате д еформации и Перераспределения ловерхностного заряда. Подача на электроды 14 и 15 низкочастотного входного сигнала приводит к дололнительной деформации ловерхиости раздела ртуть-электролит параметрического лреобразователя за счет Изменавия напряжения толяризации ф.

Таким образом, на выходе модулятора (электроды 14 и 15) получается авдллитудномодулированный сигнал, глубина модуляции которого зависит от соотнощения амплитуд, высокочастотного (несущего) и низкочастотного (входного) сигнала. Наилучшие результаты лри лреобразовании сигнала получаются, когда Частота несущего сигнала совладает с собственной резонамспой частотой.ра1Ссма:триваемой колебательной системы, которая задается выбором объема газовых пузырьков и ра змера1ми калель ртути и электролита.

Разделение выходного ам.плитудно-модулированного сигнала, подаваемого на те же электроды, МОжет быть осуществлено различными способами, например, при помощи дросселя 16 и конденсатора 17, когда низкочастотный входной сигнал подается через дроссель, а выходной ам1плитудно-|модулировапный сигнал спимает1ся че|рез конденсатор.

Предмет изобретения

.Электромеханический модулятор, состоящий из преобразователя, несущего сигналы в механическое перемещение, и параметрического преобразователя параметров электрической цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, указанные преобразователи выполнены в виде одного капилляра, заполненного чередующимися столбиками ртути и электролита с не менее чем двумя границами раздела ртуть-электролит, и отделены друг от друга слоем диэлектрической жидкости, причем каждый лреобразователь -снабжен парой электродов.

/5

17

-«-О

в1

Кй

Л

и

/г

IU