Способ формирования запросного сигнала для датчика на пав с отражающими структурами

Авторы патента:

Богословский Сергей Владимирович (RU)

Сапожников Геннадий Анатольевич (RU)

H01L41/08 - пьезоэлектрические или электрострикционные приборы

Владельцы патента RU 2488921:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" (RU)

Использование: в приборостроении и машиностроении для измерения физических величин, а именно в способе формирования запросного сигнала для датчика на ПАВ с отражающими структурами. Сущность: способ формирования запросного сигнала для датчика на ПАВ с отражающими структурами состоит в формировании радиосигнала, при этом запросный сигнал состоит из последовательности двух частных сигналов, первый из которых обеспечивает максимизацию энергии во втором отражении от отражающих структур датчика на ПАВ, а второй по времени частный сигнал обеспечивает максимизацию энергии в первом отражении от отражающих структур датчика на ПАВ, при этом поверхностные акустические волны от первого и второго отражений синфазно складываются на встречно-штыревом преобразователе. Технический результат: увеличение интенсивности переизлучаемой волны. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения физических величин, в том числе деформации, давления, температуры.

Известен способ формирования запросного сигнала для датчика на ПАВ в виде радиоимпульса фиксированной частоты. Чувствительный элемент для измерения физических величин, в том числе деформации, давления, температуры, представляющий собой линию задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ) (Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp. Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004), состоит из двух встречно-штыревых преобразователей (ВШП), расположенных на пьезоплате напротив друг друга.

Недостатком этих чувствительных элементов для измерения физических величин, в том числе деформации, давления, температуры, - линий задержки на ПАВ является малая переизлученная энергия.

Известен способ формирования запросного сигнала для датчика на ПАВ в виде радиоимпульса фиксированной частоты для резонаторных датчиков. Чувствительный элемент для измерения физических величин, в том числе деформации, давления, температуры, представляет собой одновходовый резонатор (Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах. М.: Мир, 1990, 584 с.), состоящий из ВШП структуры и расположенных по обе стороны от ВШП металлизированных штыревых отражающих структур. В качестве информационного сигнала используется собственная (резонансная частота резонатора).

Недостатком этих резонаторов, применительно к измерению физических величин, в том числе деформации, давления, температуры, является малая переизлученная энергия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ формирования запросного сигнала для датчика на ПАВ в виде линейночастотомодулированного радиоимпульса, согласованного с импульсной характеристикой согласованного фильтра, выполненного в виде дисперсионной линии задержки на ПАВ. Чувствительный элемент для измерения физических величин, в том числе деформации, давления, температуры, представляет собой дисперсионную линию задержки (Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp. Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004), состоящую из ВШП и расположенных на пьезоплате с одной стороны от ВШП отражающих структур в виде системы канавок с переменным периодом, образующих дисперсионную структуру. В качестве информационного сигнала используется время задержки однократно отраженного сигнала. По сравнению с резонаторами и линиями задержки чувствительный элемент деформации с дисперсионными структурами имеет большую чувствительность.

Недостатком этого способа формирования запросного сигнала, применительно к измерению физических величин, в том числе деформации, давления, температуры, также является малая энергия переизлученного сигнала.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании для измерения с помощью датчиков на ПАВ физических величин, в том числе деформации, давления, температуры, известного способа формирования запросного сигнала для датчика на ПАВ в виде линейночастотомодулированного радиоимпульса для дисперсионной линии задержки - прототипа, является следующий его недостаток: утилизация (принудительное поглощение) энергии ПАВ, оставшейся после первого отражения.

Задачей настоящего изобретения является увеличение переизлученной датчиком на ПАВ энергии.

Технический результат достигается тем, что предлагается способ формирования запросного сигнала для датчика на ПАВ с отражающими структурами, состоящий в формировании радиосигнала, таким образом, что запросный сигнал состоит из последовательности двух частных сигналов, первый из которых обеспечивает максимизацию энергии во втором отражении от отражающих структур датчика на ПАВ, а второй по времени частный сигнал обеспечивает максимизацию энергии в первом отражении от отражающих структур датчика на ПАВ, при этом поверхностные акустические волны от первого и второго отражений синфазно складываются на ВШП.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 приведена схема прохождения запросного сигнала в датчике на ПАВ с отражающими структурами.

Запросный сигнал состоит из последовательности двух частных сигналов S2 и S1, каждый длительностью Т, первый по времени из которых (S2) обеспечивает максимизацию энергии во втором отражении от отражающих структур 1 датчика на ПАВ, а второй по времени частный сигнал (S1) обеспечивает максимизацию энергии в первом отражении от отражающих структур 1 датчика на ПАВ, при этом поверхностные акустические волны от первого и второго отражений синфазно складываются на ВШП2.

Способ работает следующим образом.

На датчик на ПАВ с отражающими структурами поступает запросный сигнал. Запросный сигнал поступает на ВШП 2 и преобразуется в ПАВ. ПАВ распространяется между двух отражающих структур 1 и подвергается по меньшей мере двукратному отражению от отражающих структур 1 датчика на ПАВ.

Запросный сигнал состоит из последовательности двух частных сигналов S2 и S1, каждый длительностью Т, первый по времени из которых (S2) обеспечивает максимизацию энергии во втором отражении от отражающих структур 1 датчика на ПАВ, а второй по времени частный сигнал (S1) обеспечивает максимизацию энергии в первом отражении от отражающих структур 1 датчика на ПАВ, при этом ПАВ от первого и второго отражений синфазно складываются на ВШП 2, что обеспечивает увеличение переотраженной ВШП 2 датчика на ПАВ энергии.

Таким образом, предложенный способ формирования запросного сигнала для датчика на ПАВ с отражающими структурами позволяет увеличить переизлученную датчиком на ПАВ с отражающими структурами энергию.

Источники информации

1. Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах. М.: Мир, 1990, 584 с.

2. Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp. Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004 - прототип.

Способ формирования запросного сигнала для датчика на ПАВ с отражающими структурами, состоящий в формировании радиосигнала, отличающийся тем, что запросный сигнал состоит из последовательности двух частных сигналов, первый из которых обеспечивает максимизацию энергии во втором отражении от отражающих структур датчика на ПАВ, а второй по времени частный сигнал обеспечивает максимизацию энергии в первом отражении от отражающих структур датчика на ПАВ, при этом поверхностные акустические волны от первого и второго отражений синфазно складываются на встречно-штыревом преобразователе.

Системы и способы для ультразвуковых устройств, включая множество антенных решеток преобразователя изображения // 2475891

Пьезоэлектрический прибор и способ его изготовления // 2472253

Изобретение относится к пьезоэлектронике. .

Пьезоэлектрический многослойный компонент // 2462792

Способ изготовления акустооптических модуляторов // 2461097

Изобретение относится к способу изготовления акустооптических модуляторов. .

Способ реализации пошагового перемещения и устройство для его реализации (варианты) // 2457608

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах точного позиционирования, для линейного и вращательно перемещения различных объектов и устройств в нанотехнологическом оборудовании и прецизионном приборостроении.

Пьезоэлектрический прибор // 2447544

Пассивный датчик на поверхностных акустических волнах // 2427943

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для дистанционного измерения физических величин. .

Пакетный пьезоэлемент и пьезоэлектрический привод с таким пакетным пьезоэлементом // 2413336

Пьезодатчик // 2402468

Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для фиксации факта ударного воздействия на космический аппарат высокоскоростных частиц, например космического мусора.

Многослойная керамическая гетероструктура с магнитоэлектрическим эффектом и способ ее получения // 2491684

Изобретение относится к электронной технике, а именно: к области создания магнитоэлектрических преобразователей, применяемых в качестве основы для датчиков магнитных полей, устройств СВЧ-электроники, основы для технологии магнитоэлектрической записи информации и для накопителей электромагнитной энергии и энергии вибраций

Пьезоустройство пошагового перемещения // 2516258

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в системах точного позиционирования, для линейного перемещения различных объектов и устройств в нанотехнологическом оборудовании и прецизионном приборостроении. Техническим результатом является увеличение опорной базы устройства перемещения при уменьшении его габаритных размеров, увеличение рабочей частоты, компенсация паразитных тепловых уходов, вызванных нагреванием встроенных в устройство пьезоэлементов. Сущность изобретения: в пьезоустройстве пошагового перемещения, включающем группу из не менее двух пьезоэлементов, каждый из которых одним своим концом прикреплен к перемещаемой по основанию каретке, а другим - к прижатой к основанию опоре, все пьезоэлементы разделены на две подгруппы так, что концы с прикрепленными опорами у первой подгруппы пьезоэлементов и концы с прикрепленными опорами у второй подгруппы пьезоэлементов направлены в противоположные друг от друга стороны, причем пилообразное напряжение, подаваемое на пьезоэлементы первой подгруппы, противофазно напряжению, подаваемому на пьезоэлементы второй подгруппы. Кроме того, каретка прикреплена к опорам посредством упругих элементов. Кроме того, упругие элементы, соединяющие опоры с кареткой, выполнены в виде плоских пружин или упругих шарниров. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Пьезоэлектрический датчик удара // 2533539

Изобретение относится к пьезоэлектрическим датчикам и может быть использовано, в частности, в системах диагностики автомобиля и системах автосигнализации. Сущность: датчик включает пьезоэлектрическое рабочее тело и систему регистрации. Рабочее тело выполнено из пьезокерамики связностью 3-0 с максимальным значением коэффициента напряжения g 33 . При этом датчик дополнительно содержит пьезоэлемент-резонатор для тарировки, поверхность которого соединена с поверхностью рабочего тела. Технический результат: повышение пьезочувствительности при минимальном весе, возможность тарировки и проверки работоспособности датчика в условиях отсутствия гравитации. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Пассивная радиочастотная идентификационная метка на поверхностных акустических волнах // 2534733

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к пассивным устройствам радиочастотной идентификации на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Технический результат заключается в улучшении идентификационных характеристик пассивной радиочастотной идентификационной метки на ПАВ. Устройство состоит из пьезоэлектрической подложки, встречно-штыревого преобразователя (ВШП), системы отражателей и антенны. Последняя размещена наряду с ВШП и системой отражателей на пьезоэлектрической подложке и выполнена микрополосковой в виде ломаной линии по обеим сторонам относительно центра ВШП. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах для измерения температуры // 2537751

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры. Заявлен чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах для измерения температуры, состоящий из пластины из альфа-кварца, на поверхности которой сформированы не менее одного встречно-штыревого преобразователя (ВШП) и не менее двух отражающих элементов (ОЭ). Рабочая поверхность пластины жестко связана с правой декартовой системой координат (X1, Y1, Z1), где ось Z1 направлена перпендикулярно поверхности пластины. Правая декартова система координат (X1, Y1, Z1) имеет угловую ориентацию относительно кристаллографической системы координат кварца (X, Y, Z), заданную углами Эйлера φ, θ, Ψ, такими, что угол φ принимает значение, находящееся в одном из диапазонов от -20°+60°·n до 20°+60°·n, где n принимает значения 0, 1, 2, 3, 4, 5, угол θ принимает значение, находящееся в диапазоне от 140° до 180° или в диапазоне от минус 40° до 0, угол Ψ принимает значение ±90°. Электроды ВШП и ОЭ отклонены от оси Y1 на угол, не превосходящий по модулю 20°. Технический результат - повышение точности измерения температуры. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Высоковольтный генератор и способ его изготовления // 2551666

Изобретение относится к пьезоэлектронике. Сущность: рабочее тело высоковольтного генератора представляет собой инерционную массу и пакет из пластин поляризованных композиционных сегнетоэлектрических материалов с высокими значениями пьезоэлектрического коэффициента напряжения и заданной для каждой пластины прочностью на сжатие. Расстояния между нанесенными на пластины токопроводящими поверхностями устанавливают такими, чтобы их значения, умноженные на значения механического напряжения и пьезоэлектрического коэффициента напряжения, были одинаковы для каждой пластины в пакете. Способ включает изготовление каждой партии пластин поляризованных композиционных сегнетоэлектрических материалов последовательным выполнением следующих операций: приготовление пресс-порошка синтезированного материала, приготовление смеси пресс-порошка синтезированного материала и порообразователя, прессование из смеси заготовок и их высокотемпературную обработку методом спекания, механическую обработку, металлизацию, поляризацию и измерение параметров. Заданная прочность на сжатие для каждой партии пластин достигается варьированием пористости за счет изменения концентрации порообразователя в пластине. Технический результат: преобразование механического напряжения сжатия в электрическую энергию без взрывчатого вещества, уменьшение времени образования и увеличение возникающего электрического заряда в единице объема рабочего тела при высоких значениях разности потенциалов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

Ультразвуковой пьезопреобразователь // 2554700

Использование: для неразрушающего контроля напряженно-деформированного состояния конструкционного материала. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой пьезопреобразователь содержит корпус с нанесенным на его внутреннюю поверхность демпфирующим слоем и расположенную в корпусе призму, демпфер, соединенный с корпусом, и соединенный с демпфером пьезоэлемент, установленный на призме, при этом в основании призмы дополнительно установлены плоскопараллельные прямоугольные металлические пластины с прокладками между ними, причем металлические пластины имеют разные высоты и образуют ступенчатую пирамиду, а размеры плоскопараллельных прямоугольных металлических пластин выбирают исходя из определенных условий. Технический результат: обеспечение возможности ввода продольных ультразвуковых волн в элемент металлической конструкции под углами, близкими к 90°, без применения сложной схемы управления линиями временных задержек импульсов напряжения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Пьезоэлектрический генератор, способ его изготовления и мобильное устройство, содержащее его // 2570819

Изобретение относится к электротехнике, а именно к пьезоэлектрическому генератору достаточной мощности в виде прозрачной полимерной пьезопленки, которая может быть встроена в экран мобильного устройства и подзаряжать аккумулятор во время эксплуатации мобильного устройства при касании экрана. Пьезоэлектрогенератор выполнен в виде двух идентичных модулей, каждый из которых содержит подложку, с прозрачным электропроводящим покрытием в качестве электрода, на поверхности электрода сформирован пьезоэлектрический слой из цирконата титаната свинца, в виде вертикальных микропьезоэлементов шириной от 50 до 100 мкм, расположенных в виде узлов решетки со стороной от 200 до 500 мкм, оба идентичных модуля соединены между собой пьезоэлектрическими слоями через металлическую решетку, и изоляционный слой. Слоистую пленочную структуру прозрачного пьезоэлектрогенератора изготавливают методом магнетронного напыления прозрачных пленок требуемого свойства. Мобильное устройство типа смартфона содержит указанный пьезоэлектрогенератор, встроенный в экран. Выполнение пьезоэлектрического генератора в виде тонкой гибкой пленки в соответствии с заданной геометрией с расположением в узлах металлической решетки из фольги, обеспечивает прозрачность конструкции и повышает мощность аккумулятора, что является техническим результатом изобретения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ получения механической энергии с помощью электроактивных полимеров // 2577923

Изобретение может быть использовано в робототехнике, биомеханических протезах и в различного рода приводах. Способ получения механической энергии с помощью электроактивных полимеров заключается в использовании полимеров в виде волокон (1), которые под воздействием электричества начинают сворачиваться в спираль. После отключения электрического напряжения полимерные волокна распрямляются. Волокна (1) объединены в пучки и находятся в защитной эластичной оболочке (3). Изобретение направлено на увеличение степени деформации электроактивных полимеров, расширение сферы их применения, упрощение способа, уменьшение веса и габаритов устройства, используемого в способе. 6 ил.

Пассивный датчик температуры на поверхностных акустических волнах // 2585487

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для дистанционного контроля температуры. Заявлен датчик температуры на поверхностных акустических волнах, содержащий герметичный корпус, в котором находится пьезоэлектрический звукопровод с большим температурным коэффициентом задержки (ТКЗ) порядка 10-4 1/градус. На рабочей поверхности расположены встречно-штыревые преобразователи (ВШП) с одинаковой центральной частотой f0, один из которых нагружен на приемо-передающую антенну, а другой ВШП является отражательным. Введен еще один пьезоэлектрический звукопровод с малым ТКЗ, в 50-100 раз меньшим по сравнению с ТКЗ порядка 10-4 1/градус, на котором расположены также два ВШП с той же центральной частотой f0, один из которых соединен электрически с приемо-передающей антенной параллельно с ВШП, расположенным на звукопроводе с большим ТКЗ, а другой ВШП - отражательный. Расстояние между центрами этих ВШП подбираются таким образом, чтобы задержка отраженного сигнала на пьезоэлектрическом звукопроводе с малым ТКЗ и на звукопроводе с большим ТКЗ при комнатной температуре были бы одинаковыми, либо отличались на величину 1/(4f0), а соответствующие ВШП, расположенные на разных пьезоэлектрических звукопроводах, должны иметь одинаковую полосу пропускания. Технический результат - повышение точности измерения температуры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.