Электродинамический измерительный прибор Советский патент 1948 года по МПК G01R5/02 G01R13/38 

Предметом изобретения является электродинамический измерительный прибор со световым отсчетом показаний, в котором для уменьшения угла отклонения подвижной системы использовано многократное отражение светового луча между укрепленным на подвижной системе зеркалом и установленным параллельно ему неподвижным зеркалом. Отличительными особенностями прибора являются выполнение подвижной системы и выполнение зеркала, установленного на подвижной системе. Подвижная система прибора выполнена в виде двух расположенных рядом и в одной плоскости рамок, противоположные стороны которых помещены в узких неподвижных катушках, в непосредственной близости от проводников, образующих витки неподвижных катушек, и с возгдож ностью лишь весьл1а малого поворота подвижной системы с целью дополнительного повышения чувствительности прибора за счет близости проводников подвижной и неподвижной систем.

Укрепленное на подвижной системе зеркало имеет увеличивающуюся -ВДОЛЬ его оси вращения ширину с

целью уменьшения веса подвижной системы.

Предлагаемый прибор изображен на фиг. 1 и 2 в двух проекциях.

Здесь 1 - неподвижные катушки (для ясности показаны на фиг. 1 в разрезе), 2 подвижная система (астатическая рамка), 3 - зеркало, закрепленное на подвижной системе, 4 - подвес подвижной системь, 5 - неподвижное зеркало, 6 - осветитель, 7 - луч, 8 - шкала.

Как отмечалось выше, подвижная система 2 составлена из двух расположенных рядом в одной плоскости рамок, наружные активные стороны которых помещены в узких неподвижных катуЩках 7, форма которых хотя и ограничивает значительно угол поворота системы 2 (величиной порядка 1°), однако вместе с тем обеспечивает концентрацию магнитного поля в небольшой зоне перемещения активных сторон. Этим достигается повышение чувствительности прибора в раз по сравнению с обычной электродинамической системой.

Крепление подвижной систелш осуществляется на подвесе или растяжках во избежание трения. Двойная

199

рамка обеспечивает получение астатической системы.

Для отсчета угол поворота системы 2 увеличивается при помощи оптического рычага (световой отсчет). Для этого к рамке прибора прикрепляется плоское зеркало 3, имеющее форму равносторонней симметричной трапеции с основанием 20-50 мм. и высотой 40-50 мм или форму треугольника. Параллельно плоскости исходного положения вращающегося зеркала 3 устанавливается неподвижное плоское зеркало 5, по своей форме подобное вращающемуся, но несколько меньщее по высоте.

УЗКИЙ пучок света, направляемый от осветителя 6, претерпевает 10- 15-кратное отражение от вращающегося зеркала J, после чего фокусируется на шкале 8.

Известно, что угол поворота 6 оптического рычага (выходного луча 7) равен

е 2Я,

где Я - число отражений от вращающегося зеркала; (f - з/гол поворота зеркала. Таким образом, если угол поворота оптического рычага 6 20°, то угол поворота рамки прибора (при я 10) 9 1°.

При этом длина оптического рычага равна

R Я/г, + Л,

где АО - расстояние между зеркалами;

Л - расстояние между неподвижным зеркалом ищкалой. При неизменной прочности подвеса такая конструкция может повысить чувствительность прибора в 10-100 раз. Зеркалу придана треугольная форма для снижения его веса, так как при многократном отражении между плоскими зеркалами, из которых одно вращается, только первое отражение всегда остается лежать на оси вращения, последующие же отражения перемещаются по поверхностям зеркал, удаляясь от оси вращения зеркала на расстояние В)., которое может быть вычислено по формуле, выведенной на

200

основании теории многократного отражения между одним неподвижным и одним вращающимся плоскил1и зеркалами:

sin 2/даи,

B. Ao(I),

где Я - порядковый номер отражения

от вращающегося зеркала; (f-угол поворота вращающегося зеркала;

Ло- расстояние между зеркалами;

bi- щирина пзчка лучей на, поверхности вращающегося зеркала при Я-.том отражении от него.

Если в направлении оси вращения зеркала отражения расположены на равных друг от друга расстояниях и наибольший угол поворота зеркала равен ± ff, то зеркалу должна быть придана форма трапеции с криволинейными вогнутыми внутрь боками, определяемыми формулой, приведенной выще. Меньшее основание трапеции равно ширине пучка лучей при первом отражении от вращающегося зеркала.

В целях простоты изготовления зеркалу может быть придана форма треугольника с закругленными углами, как это показано на чертеже.

Предлагаемая форма зеркала обеспечивает сорока - шестидесятипроцентный выигрыш в весе и габаритах подвижной части.

Суммарное повышение чувствительности, достигаемое предлагаемой конструкцией прибора, оценивается как 100-ЮОО-кратное.

Прибор, выполненный согласно изобретению, в портативном исполнении имеет весьма малое собственное потребление, исчисляемое в несколько микроватт на всю шкалу. Самоиндукция и взаимоиндукция прибора весьма малы. По сообщению автора, построенная модель прибора имела потребление в 15 микроватт на шкалу длиной в Ь мм. при точности отсчета в и, имея внутреннее сопротивление в 500 ом, давала отклонение при ГО милливольтах, т. е. позволяла измерять переменный ток силою, меньше чель 10 10- ампер.

Предл1ет изобретения

1. Электродинамический измерительный прибор со световым отсчетом показаний, в котором для уменьшения угла отклонения подвижной системы использовано многократное отражение светового луча между укрепленным на подвижной системе зеркалом и установленным параллельно ему неподвижным зеркалом, отличающийся тем, что подвижная система прибора выполнена в виде двух расположенных рядом и в одной плоскости рамок, противоположные стороны которых помещены в узких неподвижных катушках

в непосредственной близости от проводников, образующих витки неподвижных катушек, и с возможностью лишь весьма малого поворота подвижной системы с целью дополнительного повышения чувствительности прибора за счет близости проводников подвижной и неподвижной систем.

2. Электродинамический измерительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что укрепленное на подвижной системе зеркало имеет увеличивающуюся вдоль его оси вращения ширину с целью уменьшения веса подвижной системы.

Фиг. 1 ср

;

Фиг. 2