[發明專利]一種利用壓電材料測量高壓信號的裝置及方法在審
| 申請號： | 201711325196.1 | 申請日： | 2017-12-13 |
| 公開（公告）號： | CN108169535A | 公開（公告）日： | 2018-06-15 |
| 發明（設計）人： | 諶貝;龔鵬偉;謝文;姜河;張鶴鳴;馬紅梅;楊春濤 | 申請（專利權）人： | 北京無線電計量測試研究所 |
| 主分類號： | G01R19/00 | 分類號： | G01R19/00 |
| 代理公司： | 北京正理專利代理有限公司 11257 | 代理人： | 付生輝 |
| 地址： | 100854 北京*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 壓電材料 測量高壓 時間間隔計數器 高壓測量設備 發射換能器 接收換能器 信號發生器 方法使用 高壓信號 標準件 電壓源 分壓器 溯源 測量 媒介 傳輸 轉化 | ||
1.一種利用壓電材料測量高壓信號的裝置，其特征在于，所述裝置包括：
信號發生器，用于產生脈沖電信號，并分為兩路，一路輸入發射換能器，另一路輸入至時間間隔計數器的通道一；
發射換能器，用于將來自信號發生器的脈沖電信號轉換為聲信號，并將所產生的聲信號輸入至壓電材料；
被測電壓源，用于產生被測信號，并將所述被測信號加載至壓電材料；
壓電材料，用于傳播由發射換能器所產生的聲信號，并輸出至接收換能器；及加載被測信號，產生應變影響聲信號的傳播；
接收換能器，用于將壓電材料輸出的聲信號轉換為電信號，并將所產生的電信號輸出至時間間隔計數器的通道二；
時間間隔計數器，用于接收輸入至通道一的脈沖電信號和輸入至通道二的電信號，并計算通道間的電信號的時間間隔。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：參考標準，用于產生標準時基信號，并分別輸入至信號發生器的參考輸入端和時間間隔計數器的參考輸入端，使信號發生器和時間間隔計數器共時基。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述被測信號為直流信號、交流信號或脈沖信號。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述壓電材料為長方體形狀，并放置在具有匹配接口的夾具中。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述壓電材料表面鍍有或包覆金屬。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述壓電材料中聲信號的傳播方向與所述被測信號的加載方向垂直。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置中還包括發射換能器與壓電材料的接觸面和接收換能器與壓電材料的接觸面上分別放置的絕緣薄片。
8.一種利用權利要求1-7任一所述的裝置測量高壓信號的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
S1、利用信號發生器產生脈沖信號，并分為兩路：一路輸入至發射換能器中、另一路輸入至時間間隔計數器的通道一；
S2、發射換能器將來自信號發生器的脈沖電信號轉換為聲信號，并經過壓電材料的傳播，輸出至接收換能器；
S3、接收換能器的輸出信號輸入至時間間隔計數器的通道二；
S4、使用時間間隔計數器計算并記錄其通道一和通道二之間的時間間隔t1；
S5、使用被測電壓源輸出被測信號，并加載至壓電材料；
S6、使用時間間隔計數器計算并記錄其通道一和通道二之間的時間間隔t2，并計算時間間隔的延時量Δt＝t2-t1；
S7、根據函數關系U＝f(Δt)，計算被測信號的電壓值U。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在步驟S1前使用參考標準輸出參考信號至信號發生器的參考輸入端和時間間隔計數器的參考輸入端，使所述信號發生器和所述時間間隔計數器共時基。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述函數關系U＝f(Δt)的建立是將步驟S5所述的被測電壓源更換為已知輸出電壓U0的信號源，然后重復S1至S7，得到電壓U與延時量Δt之間的函數關系U＝f(Δt)。
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