×
13.02.2018
218.016.239e

Магнитоэлектрический преобразователь ток - напряжение с удвоением частоты

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях переменного тока для преобразования тока в напряжение с удвоением частоты выходного сигнала. Преобразователь представляет собой структуру из конденсатора, обкладками которого являются изготовленные из магнитострикционного металла пластины, механически связанные с расположенной внутри них пьезоэлектрической пластиной и намотанной на него катушкой индуктивности, и магнитопровода, выполненного в виде двух П-образных пластин, вплотную примыкающих к магнитострикционным пластинам, что обеспечивает замыкание магнитного потока. Входным сигналом является ток катушки индуктивности, а выходной сигнал снимается с обкладок конденсатора. Технический результат состоит в том, что для работы преобразователя не требуется создания поля подмагничивания, и он содержит магнитопровод, который обеспечивает замыкание магнитного потока, что приводит к уменьшению потерь энергии. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в цепях переменного тока для преобразования тока в напряжение с одновременным удвоением частоты выходного сигнала.

Известен преобразователь ток - напряжение, использующий принцип измерения падения напряжения на образцовом резисторе, содержащий блок образцовых резисторов для преобразования тока в напряжение и ключи для переключения поддиапазонов преобразования тока.

Недостатком подобных устройств является высокое входное сопротивление и большие потери, связанные с выделением энергии при протекании тока через резистор.

Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип магнитоэлектрический трансформатор, состоящий из конденсатора, представляющего собой слоистую структуру, состоящую из механически связанных между собой пьезоэлектрической и двух магнитострикционных пластинок, и намотанную на него катушку индуктивности [см. S. Dong, J.F. Li, D. Viehland, J. Cheng, L.E. Cross A strong magnetoelectric voltage gain effect in magnetostrictiv-piezoelectric composite // Applied Physics Letters, 2004, v. 83, №16, p. 1354].

В основу работы прототипа положен линейный магнитоэлектрический эффект, который заключается в возникновении электрического поля в магнитоэлектрической структуре под действием переменного магнитного поля при наличии поля подмагничивания.

Недостатком прототипа является то, что для работы устройства необходимо наличие поля подмагничивания, которое создается либо постоянными магнитами, либо дополнительной катушкой индуктивности, что усложняет конструкцию прибора. Кроме того, отсутствие магнитопровода приводит к тому, что магнитная цепь является разомкнутой, что приводит к рассеянию магнитного потока и потерям энергии.

Задачей изобретения является упрощение конструкции прибора и снижение потерь энергии.

Поставленная задача достигается тем, что в магнитоэлектрическом преобразователе ток - напряжение с удвоением частоты, представляющем собой структуру из конденсатора, обкладками которого являются изготовленные из магнитострикционного металла пластины, механически связанные с расположенной внутри них пьезоэлектрической пластиной и намотанной на него катушкой индуктивности, и магнитопровода, конструкция магнитопровода выполнена в виде двух П-образных пластин, вплотную примыкающих к магнитострикционным пластинам, что обеспечивает замыкание магнитного потока, при этом входным сигналом является ток катушки индуктивности, а выходной сигнал снимается с обкладок конденсатора.

Для решения данной задачи предложен магнитоэлектрический преобразователь ток - напряжение с удвоением частоты, состоящий из конденсатора, катушки индуктивности и магнитопровода.

Для пояснения предлагаемого изобретения предложен чертеж, где схематично изображен общий вид магнитоэлектрического преобразователя ток - напряжение с удвоением частоты.

Устройство представляет собой магнитоэлектрический конденсатор, обкладками которого являются пластины 1, изготовленные из магнитострикционного металла, которые механически связаны с пьезоэлектрической пластиной 2, расположенной внутри них, намотанной на конденсатор катушкой индуктивности 3, и магнитопровода 4.

В основе работы устройства лежит нелинейный магнитоэлектрический эффект. Известно, что в результате квадратичного магнитоэлектрического эффекта происходит преобразование магнитного поля в электрическое, величина которого пропорциональна квадрату напряженности переменного магнитного поля [см. Д.А. Филиппов, В.М. Лалетин, Т.О. Фирсова Нелинейный магнитоэлектрический эффект в композиционных мультиферроиках // Физика твердого тела, 2014, том 56, вып. 5 с. 944-948]. Вследствие квадратичности эффекта выходная частота выходного сигнала удваивается. Нелинейный магнитоэлектрический эффект, в отличие от линейного, проявляется и при отсутствии поля подмагничивания, что ведет к существенному упрощению конструкции по сравнению с прототипом.

Входным сигналом является переменный ток, подаваемый на катушку индуктивности. Электрическое напряжение удвоенной частоты снимается с хорошо проводящих магнитострикционных слоев. Пьезоэлектрик конденсатора предварительно поляризован в направлении, перпендикулярном плоскости пластины.

Устройство работает следующим образом: на катушку индуктивности подается переменный ток I с частотой ƒ, создающий в катушке индуктивности переменное магнитное поле с напряженностью

,

где n=N/L - число витков на единицу длины. Здесь N - число витков катушки, L - ее длина. Наличие магнитопровода приводит к тому, что силовые линии магнитного поля замыкаются внутри устройства и не выходят наружу, что приводит к уменьшению потерь энергии вследствие рассеяния. Переменное магнитное поле создает в магнитострикционной фазе композита механические деформации и, как следствие, связанные с ними механические напряжения. В результате наличия квадратичной зависимости механических напряжений и деформаций от приложенного магнитного поля они будут с удвоенной частотой 2ƒ. Эти напряжения посредством механического взаимодействия между компонентами передаются в пьезоэлектрическую фазу, в результате чего происходит возникновение напряжения частотой 2ƒ, которое снимается с электродов [см. Д.А. Филиппов, В.М. Лалетин, Т.О. Фирсова, Нелинейный магнитоэлектрический эффект в композиционных мультиферроиках // Физика твердого тела, 2014, том 56, вып. 5 с. 944-948].

В качестве магнитострикционной компоненты могут быть выбраны такие металлы, как никель и пермендюр, которые обладают большой магнитострикцией, и на при малых магнитных полях имеют квадратичную зависимость деформаций от напряженности магнитного поля [см. Burdin D.A., Chashin D.V., Ekonomov N.A., Fetisov L.Y., Fetisov Y.K., Srinivasan G. Sreenivasulu G. Nonlinear magnetoelectric effects in planar ferromagnetic-piezoelectric structures // JMMM. - 2014. - V. 358 - 59. - P. 98-104].

В отличие от прототипа, для работы устройства не требуется подмагничивающих полей, что упрощает конструкцию прибора, а наличие магнитопровода снижает потери энергии, связанные с рассеянием магнитного поля. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно упростить конструкцию устройства, повысить его функциональность и повысить его эффективность действия.

Магнитоэлектрический преобразователь ток - напряжение с удвоением частоты, представляющий собой структуру из конденсатора, обкладками которого являются изготовленные из магнитострикционного металла пластины, механически связанные с расположенной внутри них пьезоэлектрической пластиной и намотанной на него катушкой индуктивности, и магнитопровода, отличающийся тем, что конструкция магнитопровода выполнена в виде двух П-образных пластин, вплотную примыкающих к магнитострикционным пластинам, что обеспечивает замыкание магнитного потока, при этом входным сигналом является ток катушки индуктивности, а выходной сигнал снимается с обкладок конденсатора.
Магнитоэлектрический преобразователь ток - напряжение с удвоением частоты
Магнитоэлектрический преобразователь ток - напряжение с удвоением частоты
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 61.
27.02.2013
№216.012.2ca9

Магнитоэлектрический трансформатор

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в радиотехнике для преобразования переменного напряжения. Магнитоэлектрический трансформатор представляет собой структуру, состоящую из катушки индуктивности, намотанной на магнитоэлектрический конденсатор, диэлектриком которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476960
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.07.2014
№216.012.dc1e

Способ измерения постоянного магнитного поля

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ измерения напряжённости постоянного магнитного поля. Способ заключается в том, что конденсатор, диэлектриком которого является магнитострикционно-пьезоэлектрический композит, помещают в измеряемое постоянное магнитное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522128
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.08.2014
№216.012.ec45

Дифференциальный датчик постоянного магнитного поля

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой дифференциальный датчик постоянного магнитного поля. Датчик состоит из конденсатора, диэлектриком которого является магнитострикционно-пьезоэлектрический композит, помещенный между катушками Гельмгольца, создающими заданное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526293
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.09.2015
№216.013.770e

Кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях переменного тока для преобразования напряжения. Кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием представляет собой структуру, выполненную в виде включенного во входную цепь магнитоэлектрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562067
Дата охранного документа: 10.09.2015
12.01.2017
№217.015.6239

Синхронный магнитоэлектрический генератор

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин. Технический результат - уменьшение массы генератора, упрощение технологии его изготовления. Синхронный магнитоэлектрический генератор содержит статор и ротор. При этом конструкция статора содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588986
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.74b5

Способ исследования белоксинтезирующей функции печени

Изобретение относится к медицине и предназначено для оценки белоксинтезирующей функции печени. Проводят определение вечером перед сном и утром натощак в плазме крови содержание общего белка, гематокрита, объема циркулирующей крови и мочевины, после чего рассчитывают коэффициент (К) по формуле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597765
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.75de

Способ изготовления припоя

Изобретение может быть использовано при изготовлении припоя для пайки изделий из меди и ее сплавов. Порошковый наполнитель в виде смеси фосфида меди и серебра засыпают в исходную заготовку трубчатой формы в виде ампулы из меди. Засыпку наполнителя осуществляют с помощью направленной вибрации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598734
Дата охранного документа: 27.09.2016
13.01.2017
№217.015.8079

Способ катетеризации и блокады забрюшинных нервных образований

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть использовано для катетеризации и блокады забрюшинных нервных образований. Для этого под контролем ультразвукового исследования с параллельной доплерографией осуществляют прокол мягких тканей брюшной стенки в точке,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602173
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.90c0

Способ посола рыбы

Способ предусматривает шприцевание рыбы с последующим досаливанием путем погружения в тузлук. Шприцевание осуществляют раствором, состоящим из воды, поваренной соли, препарата Инжектал SK2040, взятых в определенных соотношениях. Затем рыбу досаливают в растворе поваренной соли 10%-ной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603891
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.b99b

Способ лечения пациентов с декомпенсированной и субкомпенсированной формами повышенной стираемости зубов (варианты)

Группа изобретений относится к медицине, а именно к стоматологии, и предназначена для использования при восстановлении утраченной, вследствие убыли твердых тканей зубов, высоты лица. Получают модели верхней и нижней челюсти из прочного гипса IV категории твердости. Осуществляют миорелаксацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615121
Дата охранного документа: 03.04.2017
Показаны записи 1-10 из 21.
27.02.2013
№216.012.2ca9

Магнитоэлектрический трансформатор

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в радиотехнике для преобразования переменного напряжения. Магнитоэлектрический трансформатор представляет собой структуру, состоящую из катушки индуктивности, намотанной на магнитоэлектрический конденсатор, диэлектриком которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476960
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.08.2014
№216.012.ec45

Дифференциальный датчик постоянного магнитного поля

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой дифференциальный датчик постоянного магнитного поля. Датчик состоит из конденсатора, диэлектриком которого является магнитострикционно-пьезоэлектрический композит, помещенный между катушками Гельмгольца, создающими заданное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526293
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.09.2015
№216.013.770e

Кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях переменного тока для преобразования напряжения. Кольцевой магнитоэлектрический трансформатор с подмагничиванием представляет собой структуру, выполненную в виде включенного во входную цепь магнитоэлектрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562067
Дата охранного документа: 10.09.2015
12.01.2017
№217.015.6239

Синхронный магнитоэлектрический генератор

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин. Технический результат - уменьшение массы генератора, упрощение технологии его изготовления. Синхронный магнитоэлектрический генератор содержит статор и ротор. При этом конструкция статора содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588986
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.74b5

Способ исследования белоксинтезирующей функции печени

Изобретение относится к медицине и предназначено для оценки белоксинтезирующей функции печени. Проводят определение вечером перед сном и утром натощак в плазме крови содержание общего белка, гематокрита, объема циркулирующей крови и мочевины, после чего рассчитывают коэффициент (К) по формуле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597765
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.75de

Способ изготовления припоя

Изобретение может быть использовано при изготовлении припоя для пайки изделий из меди и ее сплавов. Порошковый наполнитель в виде смеси фосфида меди и серебра засыпают в исходную заготовку трубчатой формы в виде ампулы из меди. Засыпку наполнителя осуществляют с помощью направленной вибрации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598734
Дата охранного документа: 27.09.2016
13.01.2017
№217.015.8079

Способ катетеризации и блокады забрюшинных нервных образований

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть использовано для катетеризации и блокады забрюшинных нервных образований. Для этого под контролем ультразвукового исследования с параллельной доплерографией осуществляют прокол мягких тканей брюшной стенки в точке,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602173
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.90c0

Способ посола рыбы

Способ предусматривает шприцевание рыбы с последующим досаливанием путем погружения в тузлук. Шприцевание осуществляют раствором, состоящим из воды, поваренной соли, препарата Инжектал SK2040, взятых в определенных соотношениях. Затем рыбу досаливают в растворе поваренной соли 10%-ной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603891
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.b99b

Способ лечения пациентов с декомпенсированной и субкомпенсированной формами повышенной стираемости зубов (варианты)

Группа изобретений относится к медицине, а именно к стоматологии, и предназначена для использования при восстановлении утраченной, вследствие убыли твердых тканей зубов, высоты лица. Получают модели верхней и нижней челюсти из прочного гипса IV категории твердости. Осуществляют миорелаксацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615121
Дата охранного документа: 03.04.2017
25.08.2017
№217.015.be89

Способ оценки качества ортодонтического лечения

Изобретение относится к области стоматологии, а именно ортодонтии, и может быть использован для оценки качества ортодонтического лечения зубочелюстно-лицевых аномалий (ЗЧА). Проводят клинический осмотр пациента после завершения ортодонтического лечения в стоматологическом кресле. Получают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616761
Дата охранного документа: 18.04.2017
+ добавить свой РИД