Диапазон измеряемых давлений, Па . Диапазон температуры электропечи, °С Диапазон измеряемых сил (веса), И .

Номинальная масса образца, г Рабочий объем камеры, см

105-1,14 • ]05

25-600 0-120-10-5;

0-280-10-5; 0-10-2 0,3-1,5 120

В Приборе для измерения веса образца был использован механотрон 6МХ1С, а для измерения давления в камере - манотрон 6МДХ1Б.

К приборам для термического анализа материалов относится также дифференциальный газовый автоматический волюмометр ДАГВ-70 [86], в котором применен механотрон 6МХ1С. Прибор, выпускаемый серийно промышленностью, предназначен для определения объема и изучения кинетики выделения или поглощения газов при различных химических реакциях нагреваемого исследуемого вещества.

Принцип действия прибора основан на автоматическом регулировании объема камеры переменного объема и поддержания в ней давления, равного опорному (атмосферному).

Схема ДАГВ-70, поясняющая принцип действия прибора при использовании термического разложения вещества, представлена на рис. 6.8.

Газ, выделяющийся из навески / исследуемого вещества, которая находится в реакционном сосуде 2, по-

Рис. 6.8. Конструкция волюмометра типа ДАГВ-70

ступает по трубопроводу 3 в камеру переменного объема, выполненную в виде сильфона 4. Реакционный сосуд помещен в термоблок 5, в котором производится* нагрев или охлаждение вещества навески. Одновременно с сильфоном газ поступает в рабочую полость-манометрического датчика 6, мембрана 7 которого жестко связана со штырем механотрона 8. Механотрон преобразует перемещение центра мембраны в электрический сигнал, который усиливается усилителем 9. На-выходе усилителя включен реверсивный электродвигатель 10, который через систему, состоящую из шестерни , шестерни-гайки 12 и ходового винта 13, изменяет объем сильфона, растягивая его при выделении и сжимая при поглощении газовой фракции. Изменение объема сильфона производится до тех пор, пока давление-в рабочей полости манометрического датчика не уравновесится с опорным (атмосферным).

Для визуального отсчета объема выделившегося газа служит счетчик 14. Шестерня 11 кинемаетичски связана с подвижным контактом двадцатиоборотного потенциометра 15, включенного в схему измерительного" моста 16. К выходу измерительного моста подключается один из каналов регистрирующего прибора 17.

Следящая система волюмометра охвачена обратной связью, пропорциональной скорости вращения вала электродвигателя. Сигнал обратной связи снимается с тахометрического моста 18 и используется в двух самостоятельных системах. Обратная связь позволяет повысить чувствительность, увеличить быстродействие w в конечном счете - повысить точность измерений.

Из сигнала обратной связи дифференцирующим по скорости устройством 19 выделяется сигнал изменения скорости исследуемого процесса. Для регистрации дифференциальной кривой к выходу устройства 19 подключается второй канал регистрирующего устройства 17.

Управление волюмометром производится блоком оперативного управления 20.

Отбор исследуемого газа для последующего масс-спектрометрического или хроматографического анализа производится через электромагнитный клапан 21. Этог же клапан служит для разгерметизации полости сильфона при настройке прибора.

Волюмометр ДАГВ-70 имеет следующие основные-параметры:

Максимальный измеряемый объем, мл . . . 55±1

Диапазоны измерения объема, мл .... О-5; О-15;

0-25; 0-55

Чувствительность, мл, не менее..... 0,05

Максимальная скорость отслеживания, мл/мин . 50

Точность визуального отсчета (по счетчику визуального отсчета), мл....... 0,1

Постоянная времени дифференцирующего устройства, с........... 1

Габаритные размеры блоков, мм:

измерительного......... 520X350X390

электронного.......... 390X3110X230

6.4. ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНОТРОНОВ В ПРИБОРАХ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ СВЧ УСТРОЙСТВ И ЭНЕРГИИ ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

На базе механотронных преобразователей созданы пондеромоторные измерители мощности СВЧ устройств. Применение этих приборов особенно целесообразно при измерении высоких уровней выходных мощностей СВЧ устройств порядка 200 кВт- 1 МВт.

В механотронных ваттметрах СВЧ диапазона используется принцип измерения мощности СВЧ устройств по значению давления электромагнитных волн на стенки волновода - линии передачи СВЧ колебаний [87]. При этом пондеромоторная сила электромагнитного по-.ля, действующая на узкую стенку прямоугольного волновода, определяется по формуле [88]

с кр аЬ

где Р - мощность, проходящая по волноводу; с - скорость света в свободном пространстве; Ло, Лв. кр - Длина волны соответственно в свободном пространстве, в волноводе и критическая длина волны; а, b - внутренние размеры волновода.

Конструкция механотронного СВЧ ваттметра изо--бражена на рис. 6.9. Одна из стенок волновода 1 имеет окно, в котором расположена плоская металлическая пластина 2, жестко закрепленная на штыре механотрона 3, подключенного к измерительному блоку 4. Измеряемая пондеромоторная сила непосредственно воздействует на пластину 2. Под действием этой силы пластина 2 смещается, вызывая соответствующее перемещение штыря механотрона. При этом в измерительной схеме возникает выходной сигнал механотрона, пропор-;210

циональный силе F и, следовательно, мощности, передаваемой по волноводу. В качестве преобразователя в пондеромоторных СВЧ ваттметрах целесообразно использовать механотроны с высокой чувствительностью по току к силе, а именно механотроны типов 6МХ1Б и 6МХ9Б (см. табл. 3.1).

Шкалу выходного прибора ИП измерительного блока предварительно калибруют в единицах мощности [88]. При этом используют метод абсолютной электрической калибровки ваттметра, предложенный Калленом. Благодаря высокой линейности выходной характеристики механотронного моста шкала СВЧ ваттметра практически равномерна.

На рис. 6.10 представлена конструкция пондеромо-торного измерителя импульсной энергии оптических квантовых генераторов (ОКГ) [89]. В этом приборе измеряемая энергия ОКГ предварительно преобразуется в давление излучения ОКГ.

Прибор состоит из механотронного датчика давления излучения и измерительного блока, в состав которого входит механотронный мост с источниками питания механотрона типа 6МХ1С [БП), усилитель У и пиковый вольтметр В.

Механотрон / установлен в металлическом корпусе 2 с окнами 3 для прохождения оптического излучения. На штыре механотрона 4 укреплен приемный элемент 5 в виде стеклянного диска диаметром 60 мм и толщиной €,3 мм с диэлектрическим отражающим покрытием, имеющим на длине волны 1,06 или 0,69 мкм коэффициент отражения 0,99. Оптический импульс, попав на приемный элемент, отклоняет подвижную систему ме-

Рис. 6.9. Измеритель мощности СВЧ с механотронным преобразователем

Рис. 6.10. Измеритель энергии оптических квантовых генераторов

X а нотрона на некоторый угол, после чего она совершает затухающие колебания с собственной частотой. Соответствующий этим колебаниям электрический сигнал снимается с одной из анодных нагрузок механотрона, усиливается усилителем У и регистрируется пиковым вольтметром В. При этом амплитуда сигнала пропорциональна энергии в импульсе излучения.

Прибор имеет технические характеристики: Длина волны контролируемого излучения, мкм . . 0,69 или 1,06

Диапазон измеряемых энергий, Дж..... 500-5000

Диаметр входного окна, мм.......50

Длительность импульса излучения, с.....10--10-

Погрешность измерения, %........15

Калибровка прибора производится методом электростатической компенсации. Для этого стеклянный приемный элемент на штыре механотрона заменяют на диск из фольгированного геттинакса.

К конденсатору подводят напряжение, причем возникающую при этом силу притяжения рассчитывают аналитическим путем. Таким образом, действие оптического импульса заменяют действием электрического импульса, что позволяет проградуировать шкалу прибора в единицах энергии.

ГЛАВА СЕДЬМАЯ ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНОТРОНОВ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ

7.1. ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНОТРОНОВ В ПРИБОРАХ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ДЫХАНИЯ

Механотронные преобразователи перемещений и давлений нашли применение в ряде приборов для контроля сердечно-сосудистой деятельности человека и

животных, к числу таких приборов относятся механотронные манометры для измерения давления крови, приборы для регистрации пульсовых колебаний стенок кровеносных сосудов (сфигмографы) и приборы для контроля состояния периферического кровообращения (пальцевые плетизмографы) [90].

Механотронный датчик, изображенный на рис. 7Л,а, предназначен для прямого измерения давления крови человека и животных. Датчик состоит из механотрон-го преобразователя перемещений /, укрепленного в корпусе 2, мембраны 3, являющейся одной из стенок измерительного резервуара 4. Центр мембраны посредством тяги 5 соединен со штырем механотрона. Штуцер 6 служит для соединения резервуара 4 с кровеносным сосудом. Это соединение обычно осуществляется с помощью канюли (отрезок жесткой трубки), которая вво-

Рис. 7 1. Конструкции механотронных датчиков манометра для измерения кровяного давления (а), плетизмографа (б) и сфигмографа (б), ра.зработачиые на базе механотронных преобразователен

перемещений