ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ : ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ-УСИЛИТЕЛЬГ Советский патент 1972 года по МПК G01R5/28 G01R19/18 

.1

Известны электрометрические измерительные преобразователи-усилители с индукционным преобразователем, содержащие сердечник с катушкой возбуждения, два подковообразных магнитопровода с измерительными катушками, короткозамкнутый экран, неподвижные электроды в виде сегментов тонкостенного полого цилиндра и подвижный электрод. Однако в таких преобразователях-усилителях преобразование угла отклонения подвижного электрода чувствительного механизма осуществляется при помощи дополнительных элементов, находящихся непосредственно на оси подвижной системы (зеркальцев, дополнительных электродов, флажков и т. д.), увеличивающих габариты и вес и существенно снижающих и.х динамические характеристики. В некоторых преобразователях-усилителях в преобразовании угла отклонения принимает участие только часть подвижного электрода (индукционные преобразователи), что значительно снижает их чувствительность. Кроме того, известные конструкции преобразователей-усилителей представляют собой два автономных функционально различных элемента, один из которых преобразует входной электрический сигнал в угол поворота подвижной системы, а другой при помощи дополнительного устройства - угол поворота в электрическое напряжение или ток. Преобразователи-усилители же с совмещенными элементами имеют малую чувствительность и ухудшенные метрологические характеристики при сравнительно больших углах поворота.

Предлагаемый преобразователь-усилитель позволяет повысить чувствительность и быстродействие и уменьшить его габариты. Это достигается тем, что подвижный электрод выполнен в виде короткозамкнутого витка и дополнительно выполняет роль экрана.

На фиг. 1 показан предлагаемый преобразователь-усилитель, общий вид в изометрии; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Магнитная система преобразователя состоит из двух расположенных один над другим и взаимно смещенных подковообразных ферритовых магнитопроводов 1 и 2 с измерительны.ми катушками 3 и 4, двух пар полюсных наконечников 5 и 5, 7 и S и центрального сердечника 9, на котором размещена токовая катушка 10, подключенная к генератору переменного тока повышенной частоты (0,5-1,5 мгц).

Электрометр конструктивно составляет единое целое с магнитопроводом и включает четыре неподвижных электрода 11-14 из металла, нанесенных на полюсные наконечники, и подвижный электрод 15, расположенный в зазорах между полюсными HaKOHe4HHKa ui и сердечником. Толщина неподвижных электродов

значительно меньше эффективной глубины проникновения электромагнитной волны в металл электрода. Подвижный электрод подвешивается на растяжках 16 к обоймам, расположенным вместе с сердечником на кронштейне (на чертеже не показан), который также как и магнитную систему крепят к корпусу из изоляционного материала (полистирола, фторопласта).

Преобразователь работает следующим образом.

Н-а неподвижные электроды подается постоянное напряжение возбуждения. При отсутствии на входе электрометра и измеряемого сигнала подвижный электрод 15 находится в нулевом положении симметрично оси О-О, перекрывая одинаковые площади всек четырех зазоров, образованных сердечником 9 и полюсными наконечниками 5-8. В этом случае магнитные сопротивления зазоров, обусловленные размагничивающим действием вихревых токов, наводимых в подвижном электроде переменным магнитным потоком катушки 10, равны. В результате магнитные потоки Ф и Ф2 наводят в измерительных катушках ,3 и 4 одинаковые Э.Д.С., и при включении их по дифференциальной схеме суммарное выходное напряжение равно нулю.

При подаче измеряемого сигнала на подвижный электрод 15 под действием электростатических сил возникает вращающий момент, который начинает поворачивать подвижный электрод в ту или иную сторону в зависимости от полярности входного сигнала. Поворот подвижного электрода, например, по часовой стрелке вызывает увеличение площади перекрытия им зазоров, образованных сердечником 9 и полюсными наконечниками 7 и 8, и пропорциональное уменьшение нлощади перекрытия зазоров, образованных сердечником 9 и полюсными наконечниками 5 и 5, что приводит к соответствующему изменению их магнитных сопротивлений и потоков Ф и Фа.

На выходе измерительных катушек появляется Э.Д.С., пропорциональная углу поворота подвижного электрода относительно оси О-0.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе происходит преобразование входного

сигнала постоянного тока с высоким внутренним сопротивлением в пропорциональный ему сигнал переменного тока высокой частоты.

Такое выполнение преобразователя значительно повышает быстродействие, чувствительность и надежность, что позволяет широко использовать его в областях измерения сверхбольших сопротивлений, э.д.с. и токов источников с большими внутренними сопротивлениями. Кроме того, при выполнении магнитной

системы преобразователя из феррита с высокой точкой Кюри или микронного пермалоя значительно расширяется температурный диапазон его работы без существенного ухудщения метрологических характеристик.

гт

Предмет изобретения

Электрометрический измерительный преобразователь-усилитель с индукционным преобразователем, содержащий сердечник с катушкой возбуждения, два подковообразных магнитопровода с измерительными катущками, кароткозамкнутый Экран, неподвижные электроды в виде сегментов тонкостенного полого цилиндра и подвижный электрод, отличающийся те.м, что, с целью повышения чувствительности, быстродействия и уменьшения -габаритов, подвижный электрод выполнен в виде короткозамкнутого витка и дополнительно выполняет роль экрана.