Датчик угла поворота на поверхностных акустических волнах

 

ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ, содержащий две параллельные пластины, установленные с возможностью поворота вокруг их общей оси симметрии, и нанесенные симметрично на поверхности пластин встречно-штьфевые преобразователи поверхностных акустических волн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измеряемых углов он снабжен поглотителем акустических волн, на одной из пластин, концентрично с осью поворота , выполнен паз в виде окружности радиусом не менее 100 д. поверхностных акустических волн и глубиной не менее одной длины, на этсй же пластине вдоль радиуса внутренней окружности закреплен поглотитель , а диаметрально противоположно ему расположен встречноштыревой преобразователь.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3581630/18-28 (22) 25.02.83 (46) 23.05.84. Бюл. В 19 (72) Я.Н.Пугачев (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 531.717.35.534.6(088.8) (56) 1.Патент США 93888115,кл.73-88.5

1975.

2. Авторское свидетельство СССР

У 792539, кл. Н 03 Н 9/00, 1979 (прототип). (54)(57) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА НА ПОВЕРХНОСТНЪ|Х АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ, содержащий две параллельные пластины, установленные с возможностью поворота вокруг их общей оси симметрии, и,SU„„1093891 А

Р1Р) G 01 В 17/00 Н 03 Н 9/00 нанесенные симметрично на поверхности пластин встречно-штыревые преобразователи поверхностных акустических волн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измеряемых углов он снабжен поглотителем акустических волн, на одной из пластин, концентрич. но с осью поворота, выполнен паз s виде окружности радиусом не менее

100 д. ин поверхностных акустических волн и глубиной не менее одной длины, на зтсй же пластине вдоль радиуса вну ренней окружности закреплен поглотитель, а диаметрально противоположно ему расположен встречно-штыревой I преобразователь °

1093891

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как- составная часть измерительных приборов для измерения угловых перемещений, деформаций посредством преобразования изменения указанных параметров в соответствующее изменение времени запаздывания поверхностных акустических волн (ПАВ), которое может быть непосредственно измерено !О или преобразовано в свою очередь в частотный, фазовый или другой выходной сигнал.

Известно устройство с переменным коэффИциентом передачи сигнала, со- 15 держащее подложку с входным и выходным преобразователями ПАВ. В уст-. ройстве предусмотрено средство для деформации изгиба подложки, за счет чего изменяется фаэовая скорость ПАВ и, 20 следовательно, задержка выходного сиг. нала относительно входного 1,1).

Недостатками этого устройства яв1 ляются.малый диапазон измерения перемещений и недостаточная точность. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик угла поворота на поверхностных акустических волнах, содержащий две параллельные пластины, установленные с возможностью поворота вокруг их общей оси симметрии, и нанесенные симметрично на поверхности пластин встречно-штыревые преобразователи ro верхностных акустических волн.

Принцип действия датчика основан на изменении времени распространения поверхностных акустических волн при вращении подвижной пластины (23.

Недостатком известного датчика

40 является низкая точность измерения угловых перемещений в диапазоне более

5-10 из-за сильного ослабления акусо тической волны при вращении подвиж- 45 ной пластины на 3-5,так как при этом нарушаются условия распространения акустических волн.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измеряемых углов.

Поставленная цель достигается тем, что датчик угла поворота на поверхностных акустических волнах, содержащий две параллельные пластины, установленные с возможностью поворота

55 вокруг их общей оси симметрии, и нанесенные симметрично на поверхности пластин встречно-штыревые преобразователи поверхностных акустических волн, снабжен поглотителем акустических волн на одной из пластин, концентрично с осью поворота, выполнен паз в виде окружности радиусом не менее 100 длин поверхностных акустических волн и глубиной не менее одной длины, на этой же пластине вдоль радиуса внутренней окружности закреплен поглотитель, а диаметрально противоположно ему расположен встречно-штыревой.преобразователь.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит две параллельные пластины 1 и 2, установленные с возможностью поворота вокруг их общей оси 3 симметрии, н нанесенные симметрично на поверхность пластины 2 встречно-штыревые преобразователи

4 и 5 ПАВ. На пластине 1 концентрично с осью 3 выполнен паз 6 в виде окружности радиусом не менее 100 длин

ПАВ и глубиной не менее одной длины

ПАВ. Встречно-штыревой преобраэова. тель 7 ПАВ расположен диаметрально, противоположно поглотителю 8, закреп ленному вдоль радиуса внутренней окружности паза 6. Пластина 2 выполнена из диэлектрика, например стекла, и установлена на расстоянии 0,01-0,1 мм относительно пьезопластины 1, что позволяет исключить шунтирование пластин и повысить точность измерения.

Датчик работает следующим образом.

На пьезопластине 1 встречно-штуревой преобразователь 7 формирует ПАВ, которые pacnpocòðàèÿþòñÿ в противо" положные стороны по внутренней стороне паза 6 и затухают в погпотителе 8

ПАВ. Поглотитель 8 может быть выполнен, например, в виде паза, заполненного герметиком (резиной), с большим коэффициентом поглощения акустических колебаний, он устраняет влияние встречных потоков ПАВ, что повышает точность измерения.

В исходном состоянии подвижная пластина 2 находится под углом, близким к 90 о отношению к направлении встречно-штыревого преобразователя 7, и время распространения ПАВ от преобразователя 7 до преобразователей 4 и 5 буде". одинаковым.

При повороте подвижной пластины 2 относительно пьезопластины 1 под действием контролируемого объекта

Составитель H.Äñëãoâà.

Редактор Q.Черниченко Т=:хред В.Далекорей Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3409 32 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород„ ул.Проектная,4

3 1093 время распространения ПАВ между преоб. раэователями 7 и 4,5, например увеличивается, а между преобразователями 4 и 5 уменьшается.

По изменению величины электрических сигналов на встречно-штыревых преобразователях 4 и 5 относительно преобразователя 7 судят о величине углового перемещения контролируемого объекта. 10

Дифференциальное включение двух акустических каналов 7-4 и 7-5 позволяет исключить влияние внешних факторов, в том числе температуры, на процесс измерения, что повышает точность отсчета при расширенном рабо чем диапазоне измерения угловых перемещений.

Глубина и ширина паза 3 выбраны больше длины ПАВ в пьезопластине 1, что обеспечивает хорошее отражение

ПАВ от кромки паза, и акустические

891 4 колебания распространяются от преобразователя 7 вдоль внутренней окружности паза 6. В результате увеличивается точность и рабочий диапазон иэ" мерения угловых перемещений.

Радиус окружности, образованной пазом, должен быть не менее 100 длин поверхностных акустических волн, так как при меньшем радиусе ухудша1 ются условия распространения поверхностных акустических волн по окружности паза, увеличивается дисперсия скорости волн, что уменьшает точность отсчета.

Применение датчика угловых перемещений дает воэможность увеличить точность отсчета более чем на два порядка не менее 10 град. в диапазоне до

170о за счет создания встречных раздельных потоков ПАВ, дифференциального включения акустических и, соответственно, электрических каналов.