Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_5855
.pdf
или с водительского сиденья, что исключает множество неудобных и грязных манипуляций, которые ранее
были необходимы при использовании обычных винтовых или других подъемных домкратов, например, в
случае прокола шины.
Таким образом, настоящее изобретение предусматривает для целей подъема осей и колес моторизованных
транспортных средств рычаг, шарнирно закрепленный на подвижной опорной раме, один конец которого
соединен с осью, а другой конец — с приводным механизмом.
На прилагаемом чертеже представлены два конструктивных примера применения изобретения для подъема
автомобиля. На этих чертежах:
На рис. 1 изображено подъемное устройство с винтовым приводом.
На рис. 2 изображено рычажное подъемное устройство.
В конструктивном примере, показанном на фиг. 1, опора 16, закрепленная на оси, имеет нижнюю часть,
соединенную с двухплечевым рычагом 17, который шарнирно закреплен в точке 18 на треугольной раме 19,
предназначенной для опоры на закругленную поверхность 20. На изогнутом внутрь конце 21 рычага 17
шарнирно закреплен блок 22, в котором вал 23 может свободно вращаться, а его верхняя резьбовая часть
ввинчивается в гайку 25, которая может скользить или оставаться неподвижной в пазах 26 направляющей 27,
закрепленной на кузове автомобиля.
Вал 23 может вращаться с помощью стержня 28, который может находиться рядом с сиденьем водителя.
Опора 19, которая обычно поднимается, вращается вокруг оси 18 и может быть поднята с помощью стержня
11, соединенного с рычагом 3'0, снабженным собачкой, работающей на 5-зубчатом секторе 31, который также
находится в непосредственной близости от водителя. Обычно все подъемные механизмы выдвигаются.
В верхней части направляющей находится гайка 25; через 60 пазов 26 резьбовой вал 23 прочно входит в гайку
25, а опора 19 поднимается с помощью стержня 29, рычаг управления которого перемещается вперед и
удерживается в этом положении зубчатым сектором 31.
Если необходимо поднять ось 1, рычаг 30 сначала отключается и возвращается в положение, показанное на
чертеже, таким образом, чтобы опора 19 свободно висела на шарнире 18. Затем гайка 25 сдвигается вниз по
направляющей 27, которая опускает все устройство до тех пор, пока опора 19 не коснется земли, при этом
гайка 25 надежно удерживается в направляющей 17. Затем, вращая вал 23 с помощью рукоятки 28, на блок 22
оказывается давление, и рычаг 17 вращается вокруг своего шарнира 18, после чего опора 19 фиксируется на
земле. Шарнирное движение рычага 17 поднимает ось 1 на желаемую высоту.
Для того чтобы вернуть устройство в нормальное положение, достаточно выполнить в обратном порядке
описанные выше операции (85).
Модификация, показанная на фиг. 2, очень похожа на только что описанную конструкцию. Опора 16 заменена
универсальным шарниром 16, который выполняет ту же работу. Однако движение рычага 17, вместо того
чтобы создаваться резьбовым валом, просто передается звеном 32, приводимым в действие
непосредственно с помощью ручного рычага 33, снабженного собачкой, работающей на зубчатом секторе 34.
За исключением этих модификаций, общее устройство и принцип работы этой модификации такие же, как и в
только что описанной форме, подъем осуществляется путем манипулирования ручным рычагом 33.
Разумеется, вполне понятно, что можно внести множество модификаций, не выходя при этом за рамки
изобретения. Вместо одного подъемного механизма (1:1A:1) для каждого колеса может быть предусмотрен
отдельный механизм, может быть также одно устройство для всех различных подъемных устройств или
устройство для отдельного приведения в действие каждого из этих элементов. Опорные элементы на самой
оси будут расположены симметрично относительно центра оси. Опора в случае шарнирного соединения
может состоять из 4 элементов, которые можно поднимать вбок при открытии. Устройство, вместо ручного
привода, может приводиться в действие электрически или с помощью газов, посредством привода 5-го
датчика, выходящих газов и т. д., и устройство, используемое для передачи информации, может быть любого
типа.
Тщательно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то,
что я заявляю, представляет собой устройство для подъема осей и колес автомобилей и других транспортных
средств, включающее рычаг, закрепленный на подвижной опорной раме и соединенный одним концом с осью,
а другим концом с приводным механизмом.
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_284356.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=284356&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB284356A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата принятия Конвенции (Дания): 28 января 1927 г., 284, 9 E. Дата применения (в Соединенном
Королевстве): 28 января 1928 г., № 2834/28.
Завершено: 7 февраля 1929 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в обнаружении изменений частоты высокочастотных колебаний или связанные с этим.
Мы, компания ELEKT Rlo MERA No A/S, расположенная по адресу: 88, Aarhusg adle, Копенгаген, Дания,
компания, зарегистрированная в соответствии с законодательством Дании, настоящим заявляем о характере
5) данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении:
При использовании высокочастотных колебаний крайне важно, чтобы даже очень незначительное отклонение
от желаемой частоты (нормальной частоты колебаний) немедленно фиксировалось.
Для достижения этой цели до настоящего времени обычно использовались один из трех известных методов,
но ни один из этих методов не является надежным на практике.
Согласно одному из известных методов, для генерации колебаний используется небольшой вспомогательный
генератор, который, в сочетании с колебаниями, частота которых должна контролироваться, будет создавать
слышимый биение. Однако, поскольку частота колебаний, производимых вспомогательным генератором, не
может поддерживаться идеально постоянной, отсюда следует, что указанное биение может соответственно
изменяться. По этой причине описанный выше метод может привести к ошибкам, поскольку такое изменение
биения может быть ошибочно приписано изменению частоты колебаний, производимых основным
генератором, тогда как на самом деле изменение биения обусловлено изменением частоты вспомогательного
генератора.
Второй известный метод включает использование кристаллов, которые при возбуждении колебаниями,
находящимися в резонансе с основной частотой кристалла, вызывают световые явления. Если необходимо
определить, является ли изменение частоты колебаний, которую необходимо контролировать, увеличением
или уменьшением, потребуется использовать ряд кристаллов, некоторые из которых имеют основную частоту
немного выше нормальной частоты, в то время как другие имеют основную частоту немного ниже нормальной.
Регулировка такого устройства довольно критична; кроме того, один такой аппарат может использоваться
только для регулирования одной единственной нормальной частоты, например.
Это нормальная частота колебаний передающей станции, поскольку изменение длины волны всего на
несколько метров требует использования совершенно другой серии кристаллов. Кроме того, эти
колебательные кристаллы склонны к растрескиванию при нагрузке более 60 Ом, поэтому всегда необходимо
иметь запас запасных кристаллов.
Третий известный метод, который для удобства можно обозначить как «метод резонансного контура для
обнаружения изменений частоты 65», включает использование двух колебательных контуров,
приспособленных для подключения к контуру генератора колебаний. Эти два контура настроены
соответственно на частоты немного выше и немного ниже желаемой частоты и дифференциально
воздействуют на индикаторное устройство (например, гальванометр). Конструкция такова, что изменения
частоты генератора от желаемого значения 75 вызывают существенное увеличение тока выше нулевого
значения в одном из двух резонансных контуров и сопутствующее уменьшение тока ниже нормального
значения в другом из указанных контуров, так что индикаторное устройство перемещается из своего
нормального, или нулевого, положения либо в положительном, либо в отрицательном направлении, в
зависимости от характера отклонения от желаемой частоты.
Настоящее изобретение включает в себя устройство для обнаружения изменения частоты типа
дифференциального резонансного контура (то есть устройство, приспособленное для осуществления
вышеупомянутого метода обнаружения изменения частоты с помощью резонансного контура),
характеризующееся тем, что в каждом из двух резонансных контуров включено устройство,
термочувствительное к колебательному току и проводяще соединенное с третьей цепью, включающей
электрическое индикаторное устройство, на которое дифференциально влияют токи или потенциалы,
создаваемые или регулируемые указанными термочувствительными устройствами в соответствии с
относительной силой колебательных токов в указанных двух резонансных контурах.
Нам известно, что в связи со способом осуществления изобретения, к которому относится данное
изобретение, реле с горячей проволокой, соединенные в двух дифференциально настроенных цепях,
индуктивно связанных с цепью, частота колебаний которой должна поддерживаться постоянной,
использовались для механического приведения в действие переключающего механизма, адаптированного с
помощью косвенной электроники.
Магнитные средства позволяют восстановить желаемую частоту после ее отклонения. Также было
предложено обнаруживать изменения частоты с помощью дифференциальных цепей, включающих,
соответственно, фильтры верхних и нижних частот, а также термопары, предназначенные для создания
противоположных потенциалов на индикаторном устройстве.
Ни один из предложенных способов не входит в рамки настоящего изобретения.
На прилагаемых чертежах фиг. 1 схематически показан один из вариантов аппарата согласно изобретению 7,
а фиг. 2 представляет собой схематическое изображение альтернативного варианта аппарата.
Позиционный номер 1 обозначает колебательный контур генератора, колебания которого регулируются в
зависимости от изменения частоты. В схеме аппарата, показанной на рис. 1, два контура I и I11 соединены с
колебательным контуром 1 с одинаковой степенью связи, и в каждом из двух контуров вставлены
термоэлектрические элементы 5 и 6 соответственно. Оба элемента соединены в контуре 2, включающем
гальванометр 4, и расположены таким образом, что их потенциалы будут равны и направлены в
противоположные стороны, когда частота генератора нормальна, и, следовательно, токи в контурах I и II
равны. В этом случае ток через гальванометр не будет проходить. Когда частота генератора изменяется,
последующее увеличение тока в одном из контуров I и II и уменьшение тока в другом из этих контуров вызовут
соответственно увеличение и уменьшение потенциалов соответствующих термоэлектрических элементов с
сопротивлением прохождению тока. с помощью гальванометра 4, стрелка которого будет отклоняться в одну
или другую сторону в зависимости от того, представляет ли изменение частоты увеличение или уменьшение
частоты, и величина отклонения будет зависеть от величины изменения частоты.
На фиг. 2 показана еще более чувствительная конструкция прибора. В этой схеме резисторы 7 и 8 вставлены
соответственно в две цепи I и II вместо термоэлектрических элементов 55 и 6 из предыдущего примера. Эти
резисторы, имеющие очень высокий температурный коэффициент, идентичны по значению и форме;
соответственно, части смежных плеч 9 и 10 мостовой схемы Уитстона, включающей источник потенциала 3 и
содержащей подвижные катушки подвижного гальванометра 4, который вставлен в диагональное соединение
между точкой соединения, или вершиной указанных двух плеч 9 и 10, и вершиной двух других плеч. Мост
сначала настраивается таким образом, чтобы через цепи I и II не проходил ток. После этого последние
подключаются к цепи генератора I, и производится регулировка таким образом, чтобы через гальванометр 4
не проходил ток, пока частота генератора остается нормальной.
Здесь следует отметить, что при прохождении тока через цепи I и II значения сопротивлений 7 и S будут
изменяться. Однако, пока значение 80 токов в двух цепях одинаково, сопротивления останутся равными.
Даже малейшее изменение частоты приведет к увеличению тока в одной цепи и уменьшению тока в другой
цепи, что вызовет противоположные изменения в двух сопротивлениях 7 и 8. Следствием этого является то,
что гальванометр 4 отклонится в одну или другую сторону, в зависимости от того, является ли изменение
частоты увеличением или уменьшением частоты.
Следует отметить, что устройство согласно данной форме изобретения настолько чувствительно, что
изменения частоты, едва обнаруживаемые с помощью описанного выше метода биений или интерференции,
приведут к заметному отклонению гальванометра 4. Очевидно, что вместо гальванометра 4 на фиг. 1 и 2
можно использовать регистрирующий прибор, предназначенный для записи кривой изменений частоты,
происходящих в течение определенного интервала или периода времени. Используя такой прибор в качестве
индикатора тока, можно не только установить, отклоняется ли частота генератора от нормы в любой данный
момент времени и связано ли это изменение (если таковое имеется) с увеличением или уменьшением
частоты, но и вести учет изменений частоты, произошедших за длительный период времени.
Гальванометр 4 может быть заменен поляризованным реле, которое может быть приспособлено для подачи
сигнала всякий раз, когда частота генератора увеличивается от своего нормального значения до
определенного максимального значения, и для подачи другого сигнала всякий раз, когда частота генератора
уменьшается до определенного минимального значения. В этой конструкции движения, передаваемые язычку
реле 125 при изменении частоты генератора до максимального значения или до минимального значения,
используются для замыкания контактов соответствующих сигнальных устройств.
При использовании устройства, подобного показанному на рис. 2 (130 284,356 284,,3563), генератор,
например, передатчик, может быть саморегулирующимся. С этой целью изменение направления токов в
мосте Уитстона из-за колебаний частоты может быть использовано для приведения в действие
соответствующего регулирующего устройства для генератора.
В родственных отношениях следует отметить следующее.
Когда устройство рассматриваемого типа, изображенное на рис. 2 или аналогичное ему, настроено на
определенную немодулированную частоту, гальванометр не будет показывать никаких отклонений, если
указанная частота модулирована, при условии, что боковые полосы симметричны. Таким образом, такое
устройство может использоваться для управления частотой независимо от наличия или отсутствия такой
модуляции.
Представленные и описанные здесь конкретные варианты могут быть изменены многими способами, не
выходя за рамки сущности изобретения. Теперь, подробно описав и определив природу нашего изобретения и
способ его осуществления, мы заявляем, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_284357.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=284357&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB284357A
[]
Второе издание
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения конвенции (Германия): 28 января 1927 года.
284,357 Дата подачи заявления (в Соединенном Королевстве): 28 января 1928 г. № 2840/28.
Завершено: 29 апреля 1929 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся пьезоэлектрических кристаллов.
Мы, профессор д-р Эрих Ги Эбе, проживающий по адресу: Зеллоштрассе, 71, Берлин-Шарлоттенбург,
Германия, гражданин Германии, и д-р Адольф Сн Рнкс Э., проживающий по адресу: Ватерлоо Уфер, 17,
Берлин, B W 61, Германия, гражданин Германии, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о
способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Все методы, адаптированные для создания пьезоэлектрических упругих колебаний в кристаллах, основаны на
том факте, что переменное электрическое поле с амплитудой 1,5 Ом, проходящее через кристалл, благодаря
взаимному пьезоэлектрическому эффекту, вызывает периоклитические расширения и сжатия. Другими
словами, возникают расширяющие или продольные колебания кристаллов, амплитуда которых велика, как
только частота возбуждающего поля совпадает или настроена на частоту одного из продольных собственных
колебаний, которое может быть либо основной, либо гармонической частотой кристалла.
В отличие от этого, согласно настоящему изобретению, используются изгибные (поперечные) и
антиторсионные колебания. Конкретные средства, с помощью которых вызываются колебания такого рода,
составляют предмет настоящего изобретения, который будет пояснен ниже с помощью прилагаемых
чертежей, на которых:
На рисунках 1a и 1b показан известный способ крепления кристалла для приведения его в продольные
колебания; на рисунках 2a и 2b показан способ, согласно моим представлениям, для вызывания изгибных
колебаний кристалла; на рисунках 3 и 4 показаны другие способы вызывания изгибных колебаний кристалла,
причем кристаллы в этих схемах существенно выходят за пределы электродов, и эти расширения,
обусловленные нагрузочными эффектами на кристаллы, заставляют их вибрировать на более низких
частотах; рисунки 5a и 5b представляют собой соответственно вид с торца и план схемы для вызывания
крутильных колебаний в кристалле; на рисунках 6a и 6b показаны схемы для вызывания поперечных
колебаний в кристаллическом кольце; и рисунок 7 представляет собой другую схему для создания
поперечных колебаний в кристалле.
Основная особенность настоящего изобретения 60 будет сначала объяснена на примере ряда вариантов.
Предполагается, что пьезоэлектрический материал состоит из горного хрусталя, например, кварца,
простейшей возможной геометрической формы 65, т. е. стержня прямоугольного сечения, хотя следует
отметить, что в отношении основных особенностей данного изобретения форма и природа кристалла 70 не
имеют значения. Три оси горного хрусталя будут обозначены следующим образом: (A) оптическая ось Y в
направлении оси Z, (B) три вторичные оси в качестве электрических осей, и направление одной из этих
вторичных осей в качестве оси X, и (C) три оси, простирающиеся в той же плоскости, что и упомянутые в (B),
хотя пересекающие эти последние везде под одним и тем же углом (см. рис. 6a), являются нейтральными
осями SO, и направление одной из них в качестве направления оси Y.
Три направления — X, Y, Z — образуют прямоугольную систему координат.
Для более ясного понимания того, что следует далее, на рисунках 1a и 1b сначала показана схема известной
установки для индуцирования продольных колебаний. Эта установка представляет собой, по сути,
конденсатор, включающий в себя оболочки или якоря или электроды 1e и 1e2, генерирующие поле 90, и
кварцевый стержень Q, ориентацию которого можно увидеть из координатной системы X, Y, Z, показанной
совместно с ним, образующий диэлектрическую систему 95.
Действие электрического поля, то есть взаимный пьезоэлектрический эффект, здесь заключается в
расширении стержня по оси Y и одновременном сжатии по оси X, или наоборот. Электрическое поле в этой
конструкции однородно как в каждом составляющем поперечном сечении, так и по всей длине стержня.
В результате возникают продольные колебания. Однако, даже если электроды El и E2 короче длины стержня,
так что, например, они покрывают лишь небольшую часть длины стержня (см., например, расположение
электродов E2).
(Гибе и А. Шайбе, опубликовано в Elektrotechnische Zeitscbrift, том 47, стр. 880, 1926 г.), так что поле перестает
быть однородным, электрическое поле внутри каждого поперечного сечения везде практически одинаково по
интенсивности и направлению, и оно изменяется от одного сечения к другому только по интенсивности, в то
время как направление везде остается практически неизменным.
Таким образом, небольшой объемный элемент между электродами стержня равномерно деформируется в
каждой точке, в результате чего могут возникать только продольные колебания.
( 1) На фиг. 2a и 2b показана схема, предназначенная для создания поперечных колебаний с помощью
пьезоэлектрического эффекта в соответствии с положениями настоящего изобретения. Ориентация
кварцевого стержня относительно кристаллических осей такая же, как в известных схемах, показанных на фиг.
1a и 1b. Однако вместо двух электродов, как на фиг. 1a и 1b, здесь используются четыре электрода от El до
E4, соединенные попарно, как указано знаками полярности + и -, и подключенные к источнику переменного
потенциала. Благодаря такой схеме и способу соединения электродов возникает неоднородное
электрическое поле, такое, что последнее в одной половине поперечного сечения имеет противоположное
направление по сравнению с другой половиной. Электрическое поле между El и E2 вызывает сжатие по оси X
в верхней половине стержня и расширение по оси Y (или наоборот). Поле между E3 и
В тот же момент E4 вызывает расширение по оси X в нижней половине и сжатие по оси Y (или наоборот).
Вследствие таких деформаций в стержне возникают периодические трещины.
И это приводит к резонансным колебаниям всякий раз, когда частота возбуждающего переменного
потенциала равна одному из собственных поперечных периодов колебаний стержня.
Изгиб стержня происходит в направлении оси Z.
( 2) Таким образом, согласно настоящему изобретению, стержень, ориентированный относительно
кристаллических осей, как показано на фиг.
2
На рисунках a и 2b показано, что электроды могут подвергаться поперечным колебаниям в направлении
электрической оси, что, например, демонстрируется на схеме на рис. 8, которая также включает четыре
электрода.
Но они расположены не друг над другом по оси Z, как на рис. 2а, а по оси Y бок о бок. Электроды соединены
парами способом, обозначенным знаками + и , и подключены к источнику переменного потенциала.
Существенной особенностью в этом случае также является то, что благодаря расположению и соединению
электродов в элементе объема стержня между электродами создается электрическое поле, подверженное
изменениям как по размеру, так и по направлению, и обладающее такой неоднородностью, что возникают
изгибы и, следовательно, поперечные колебания по оси X.
( 3) Ориентацию плитки стержня вовсе не обязательно выбирать так, как предполагается на фиг. 1-3;
действительно, согласно настоящему изобретению, стержни с различной ориентацией могут быть
подвергнуты поперечным колебаниям. Это показано на примере на фиг. 4, где продольная ось стержня
направлена вдоль оси X, а не вдоль оси Y, как показано ранее. Также здесь могут быть использованы четыре
электрода, соединенных, как показано, и эти электроды расположены бок о бок вдоль оси X. В этом случае,
например, в верхней половине стержня могут быть созданы 90 расширений, как показано на чертеже, в
положении стержня между электродами E1 и E2, в то время как одновременно в нижней половине создается
сжатие в направлении оси X, и это снова приводит к поперечным колебаниям вдоль оси Y. Следует отметить,
что на фиг. 3 и 4 кристалл выходит за пределы электродов. На некотором расстоянии 100 таким образом
осуществляется нагрузка на кристалл, и, соответственно, получаются более низкие частоты колебаний.
( 4) В схеме, показанной на рисунке 4 (105), поперечные колебания можно задавать с помощью двух
электродов, E1, E2 или E3, E4, вместо четырех электродов, хотя это менее удобно.
( 5) Поворачивая стержень с расположением электродов, как показано на рисунке 4, на угол 90 градусов
вокруг оси X, при этом электроды остаются в своей плоскости так, что ось Z совпадает с плоскостью рисунка,
11,5, а ось Y перпендикулярна ей, будут создаваться поперечные колебания, направленные вдоль оптической
оси, при том же соединении существующих электродов 120. Таким образом, из расположений, показанных на
рисунках 1-4, следует, что для возбуждения изгибных колебаний компонент поля эффективен в направлении
электрической (X) оси, и 125 этот компонент должен испытывать a.
изменение направления оси колебаний. Таким образом, например, в устройстве, изображенном на рисунке
2а, эффективная составляющая поля в наконечнике 12-l O
9,84,357 Электрический эффект должен быть обеспечен действием электрического поля в направлении
электрической оси, то есть на рисунке ось X является определяющей. В то время как электрическое поле,
введенное извне, не вызывает существенного изменения давления в кристалле в направлении оптической (Z)
оси или в направлении нейтральной (Y) оси. Таким образом, электрическое напряжение, работающее в этом
устройстве в соответствии с рисунком 5а 75 между электродами El и E12, не может вызвать ни расширения,
ни сжатия в направлении оси Y. Поскольку электрическое поле между наложенными друг на друга
электродами El и E3 или между аналогично наложенными друг на друга электродами E2 и E4 действует в
направлении оптической (Z) оси, от этих полей не следует ожидать сжатия или расширения различных частей
кристалла.
С другой стороны, значительные механические силы могут быть эффективны только в направлении оси X. На
рисунке Sb показаны электрические поля, расположенные в направлении оси X.
Заметные компоненты в направлении X -90.
Создаются за счет рассеянных полей, которые проходят от левой или правой стороны электрода El к левой
или правой стороне электрода E 3. На обратной стороне кристаллического стержня компоненты силовых
линий 95°, действующих в направлении X, которые возникают при сжатии или растяжении в направлении X,
представляют собой компоненты рассеянных полей, которые проходят от левой или правой стороны
электрода 100E 2 к левой или правой стороне электрода E 4. Если предположить, что в определенный момент
времени компонента (взятая в направлении положительной оси X) электрического поля, действующего на
правую сторону электрода El, вызывает сжатие в направлении X, то на правой стороне электрода E 3
происходит растяжение, а на левой стороне электрода El – растяжение, тогда как на левой стороне электрода
ES – сжатие. Поскольку соответствующие заряды на электродах точно поменяны местами, для каждого
растяжения фронта существует соответствующее сжатие. 115 сиана сзади, и при каждом сжатии спереди
происходит расширение сзади. То есть, типичное распределение напряжения при кручении. Та часть
поверхности стержня, которая повернута на 120 к правой стороне электрода El, сжимается и смещается
вперед из плоскости колебаний. То же самое относится к той части поверхности кристалла, которая повернута
на 125 к левой стороне электрода E3, в то время как части поверхности, повернутые к левой стороне
электрода El и правой стороне электрода E3, загнуты назад. Поскольку поперечная секция 130 между
электродами El и E2 в определенный момент времени направлена слева направо, и в тот же момент в нижней
поперечной секции между электродами E3 и E4 — справа налево.
Таким образом, если в изображенном здесь поперечном сечении движение происходит снизу вверх, то есть в
направлении оси Z, то происходит изменение направления эффективной компоненты поля, которая находится
вдоль электрической оси. Кроме того, особое значение имеет тот факт, что само колебание происходит в
направлении оси Z, то есть в направлении изменения направления поля. В устройстве, изображенном на
рисунке 3, силовые линии проходят от E1 к E2 по дуге в верхней половине поперечного сечения
пьезокристалла Q. В нижней половине поперечного сечения силовые линии проходят вверх между
электродами E3 и E4 по аналогичной дуге, как силовые линии проходят вниз в верхней половине поперечного
сечения. Из этих силовых линий только компонента в направлении оси X эффективна для изгибающего
действия. При движении в поперечном сечении, расположенном между электродами E1 и E3 или между
электродами E2 и E4, движение происходит сверху вниз или снизу. Если смотреть вверх, то видно, что в этом
направлении, то есть в направлении оси X, эффективная компонента — компонента X — испытывает поле.
35, Изменение направления поля также приводит к изгибу кристалла.
Здесь обеспечивается соответствие закону пьезоэлектрического возбуждения волоконных колебаний;
эффективная компонента поля направлена вдоль электрической оси и испытывает изменение направления
поля в сторону колебаний. Экспериментальная установка, показанная на рисунке 4, демонстрирует это
изменение направления электрических силовых линий, которые возникают между E и E2 или E3 и E4 в
верхней или нижней половине поперечного сечения; эффективная компонента X -50 испытывает изменение
направления поля в сторону оси Y, то есть оси колебаний.
( 0) Крутильные колебания могут генерироваться, например, в конфигурации, показанной на рисунках 5 и 5,
когда стержень ориентирован, как показано на рисунке. Четыре электрода, расположенные друг над другом
относительно оси Z, снова соединены парами в соответствии с одинаковыми знаками. Неравномерность поля
имеет такой характер, что возникает скручивание вокруг продольной оси кристалла.
Это более подробно описано ниже.
-f 35 Известно, что если поменять местами обратные напряжения пьезоэлемента 284,357 на задней стороне,
то возникнет состояние, типичное для кручения.
Таким образом, кристаллический стержень, изображенный на рисунках a и 5b, подвергается кручению вокруг
своей продольной оси.
Эти крутильные колебания, хотя и в меньшей степени, могут возникать также при удалении одного из пар
электродов, например, верхнего электрода E2 на рисунках 5a и 5b. В этом случае, конечно, электрическое
поле в верхней половине имеет не противоположное направление, а очень малую и почти нулевую
интенсивность по сравнению с полем между E3 и E4. В результате деформации подвергается только нижняя
половина стержня, и, следовательно, также возникает кручение.
Из показанных на рисунках 5a и 5b устройств следует, что при сравнении их с устройствами, изображенными
на рисунках 2-4, для пьезоэлектрического возбуждения крутильных колебаний эффективная компонента поля
должна лежать в направлении нейтральной (Y) оси, и что 23 эта компонента испытывает ослабление или
изменение направления в направлении оптической (Z) оси.
Приведенные выше варианты описаны лишь в качестве примера.
Существует множество возможных модификаций. Основная особенность настоящего изобретения
заключается в использовании неравномерно сформированных полей определенным образом и в
определенных направлениях для пьезоэлектрического создания деформаций, приводящих к изгибам или
кручению. Вместо кварца могут использоваться другие пьезоэлектрические кристаллы. Расположение,
количество и соединение электродов должны быть выбраны таким образом, чтобы соответствовать
конкретным пьезоэлектрическим свойствам используемого типа кристалла. Вместо стержней могут также
использоваться другие геометрические формы, например, пластины или кольца.
4
.5 (77) Например, на рисунке 6а показана схема, предназначенная для возбуждения поперечных колебаний в
кварцевом кольце. Оптическая ось перпендикулярна плоскости, проложенной через кольцо, другими словами,
она находится в плоскости рисунка. Электрические оси обозначены их знаками. В таком кольце
пьезоэлектрический вектор изменяется вдоль окружности по размеру и направлению. Он имеет
противоположный знак по обе стороны от нейтральной оси. Следовательно, в этом случае неравномерные
деформации, необходимые для создания поперечных колебаний в плоскости кольца, могут быть созданы с
помощью двух электродов E1 и E2, расположенных на нейтральной оси, как показано на рисунке Ga.
Кольцо также может возбуждаться по электрической оси. В этом случае целесообразно использовать четыре
электрода ELCC13, как показано на рисунке 6b, при этом электроды должны быть соединены парами в
соответствии с одинаковыми знаками.
Используя аналогичную схему расположения электродов, как и для стержней, можно также вызвать
крутильные колебания колец или поперечные колебания под прямым углом к плоскости кольца.
(Sj Совершенно иная форма кристалла вместе с расположением электродов, подходящим для этого случая
для 5 а.
Цель создания поперечных колебаний показана на рис. 7.
( 9) В представленных выше схемах предусмотрено либо два, либо четыре электрода. Однако для
обеспечения более сильных вибраций часто целесообразно использовать большее количество электродов,
поля которых воздействуют на разные точки стержней и которые, выбрав соответствующую полярность, могут
взаимно усиливать друг друга.
( 10) Наличие резонанса между частотой поперечных или крутильных колебаний стержня и частотой
переменного поля, которое приложено, а также порядковым номером активного обертона или гармоники
можно увидеть по возникновению световых эффектов на кристаллическом стержне при его колебании внутри
вакуумного пространства и по световому изображению (см. Спецификацию № 10).
252, 1770) Наличие вакуума одновременно способствует уменьшению заклинивания стержня 1001. Что
касается технической и практической полезности настоящего изобретения, можно отметить следующее:
1 Кристаллы, подвергающиеся поперечным или крутильным колебаниям, могут быть использованы 105 для
всех тех целей, для которых ранее использовались продольные колебания.
2 Поперечные и крутильные колебания, которые могут быть получены пьезоэлектрическим способом в
соответствии с положениями настоящего изобретения, обладают тем преимуществом, что по сравнению с
продольными колебаниями достигается гораздо больший диапазон частот упругих собственных колебаний.
Хорошо известно, что из-за естественного ограничения размеров кристаллов кварцевые стержни длиной
более 10-15 см практически не изготавливаются. Самые низкие продольные собственные частоты таких
стержней находятся в диапазоне от 20 000 до 30 000 Гц. В случае поперечных собственных частот самые
низкие значения для стержней одинаковой длины находятся в диапазоне от 1000 до 3000 Гц, другими
словами, они попадают в слышимый диапазон волн. В случае крутильных и поперечных колебаний пределы
резонансных частот могут изменяться при необходимости путем закрепления грузов на кристаллических
элементах, так что очень Низкочастотные пьезоэлектрические кристаллы, используемые в качестве
резонаторов, АЦП-генераторов для электрических целей, таких как определение частот и тому подобное,
характеризуются тем, что в кристалле создается переменное электрическое поле, изменяющее свое
положение в пространстве относительно силы или направления, или и того, и другого, в определенных
направлениях, которые определяются положением осей кристалла, посредством множества электродов, к
которым прикладывается переменное напряжение, при этом расположение, способ соединения и конструкция
электродов таковы, что результирующая неравномерность переменного поля имеет такой характер, что
упругие деформации кристалла, вызванные взаимным пьезоэффектом, приводят к периодическим
крутильным деформациям кристалла, в основном, как описано выше.
4 Устройство для применения метода по п. 3, характеризующееся пьезоэлектрическим кристаллом,
приспособленным для использования в качестве резонатора или осциллятора, и множеством электродов 85,
сконструированных, расположенных и соединенных таким образом, что при подаче переменного напряжения
на электроды в кристалле создается переменное электрическое поле, изменяющее свое положение в
пространстве относительно 90 силы или направления, или и того, и другого, в определенных направлениях,
которые определяются положением осей кристалла, в основном, как описано выше. 95 Устройство по
предыдущим п., характеризующееся тем, что кристалл установлен в вакууме с целью уменьшения или
полного предотвращения демпфирующего эффекта окружающего воздуха, 100 в основном, как описано выше.
6
Устройство согласно вышеприведенным пунктам, характеризующееся тем, что кристалл расположен в
вакууме, так что упругие изгибы или крутильные деформации 105 могут быть сделаны видимыми благодаря
световым явлениям, возникающим в условиях изобретения, описанного в Спецификации №.
252,170, по существу, как описано выше 110 7 Устройство согласно предыдущим пунктам, характеризующееся
тем, что собственные частоты кристалла, например, стержня из кристалла, изменяются при добавлении
грузов или нагрузке на кристалл 115, по существу, как описано выше.
Дата: 28 января 1928 года.
EDWARDI EVANS & Co, 27, Chancery Lane, London, WC 2, агенты заявителей.
Можно ли получить более низкие частоты? Это невозможно при продольных колебаниях. На рисунках 3 и 4
показано, как сам кристалл может быть использован в качестве нагрузки, чтобы получить более низкие
частоты.
4 Для тех же целей, для которых используются камертоны, можно применять кварцевые стержни с низкой
собственной частотой. Следовательно, при пьезоэлектрическом возбуждении их можно использовать в
качестве высокоточных акустических стандартов.
Что касается диапазона радиочастот в радиотелеграфии, то поперечные собственные частоты, из-за их
гораздо более высоких порядковых номеров, располагаются в этом диапазоне гораздо ближе друг к другу, чем
продольные собственные частоты.
Соседние файлы в папке патенты