СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ Российский патент 2013 года по МПК G01L1/16 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения деформации.

Известен способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ, основанный на измерении времени задержки. Чувствительный элемент деформации, 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. В качестве информационного сигнала используется время задержки однократно отраженного сигнала.

Недостатком этих чувствительных элементов деформации - линий задержки на ПАВ является низкая чувствительность и точность.

Известен способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ, основанный на измерении резонансной частоты резонатора на ПАВ. Чувствительный элемент деформации 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 деформаций, является малая девиация частоты и, как следствие, низкая чувствительность и точность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ, основанный на измерении времени задержки сигнала, прошедшего через согласованный фильтр. Чувствительный элемент деформации 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 измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ также является малая девиация информационного сигнала и, как следствие, низкая чувствительность и точность.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании для измерения деформаций известного способа измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ - дисперсионной линии задержки - прототипа, является следующий его недостаток: отсутствие информации о втором отражении от отражающих структур чувствительного элемента на ПАВ.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения деформации.

Технический результат достигается тем, что предлагается способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ, состоящий в излучении считывателем запросного радиосигнала, преобразовании встречно-штыревым преобразователем чувствительного элемента на ПАВ запросного радиосигнала в поверхностную акустическую волну, изменении топологией чувствительного элемента на ПАВ фазовой, частотной и амплитудной структуры этой поверхностной акустической волны, обратного преобразования поверхностной акустической волны в переизлученный радиосигнал, приема считывателем переизлученного радиосигнала, вычислении отношения амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала и получении оценки деформации по градуировочной характеристике отношения амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала в зависимости от величины деформации чувствительного элемента на ПАВ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

на фиг.1 приведена структура переизлученного чувствительным элементом на ПАВ запросного сигнала и принятого считывателем.

На чувствительный элемент на ПАВ подается запросный сигнал 1. Переизлученный сигнал состоит из сигналов первого отражения 2, с амплитутой А1 и сигнала второго отражения 3 с амплитудой А2.

Способ и устройство на его основе работает следующим образом.

При измерении деформации считыватель излучает запросный сигнал 1. Запросный сигнал 1 поступает на чувствительный элемент деформации на ПАВ с отражающими структурами и преобразуется ВШП в поверхностную акустическую волну, которая распространяется в направлении отражающих структур и отражается от них.

При деформации чувствительного элемента на ПАВ изменяется геометрический размер штырей (электродов) ВШП, расстояния между электродами, ширина и период следования канавок отражающих структур. В соответствии с изменением геометрических размеров изменяется фазовая, частотная и амплитудная структура этой поверхностной акустической волны, что приводит к изменению амплитуд А1 и А2.

Дойдя до отражающих структур, ПАВ отражается, возвращается на ВШП, переизлучается и принимается считывателем.

Переизлученный сигнал состоит из сигналов первого отражения 2, с амплитутой А1 и сигнала второго отражения 3 с амплитудой А2.

Для оценки деформации чувствительного элемента на ПАВ вычисляется отношение амплитуд А1 и А2.

Оценку деформации получают по градуировочной характеристике отношения амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала в зависимости от величины деформации чувствительного элемента на ПАВ.

Таким образом, предложенный способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ является высокоточным способом для измерения деформации.

Библиографические данные

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 измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ относится к области измерительной техники и может быть использован в приборостроении и машиностроении для измерения деформации. Способ состоит в излучении считывателем запросного радиосигнала, преобразовании встречно-штыревым преобразователем чувствительного элемента на ПАВ запросного радиосигнала в поверхностную акустическую волну, изменении топологией чувствительного элемента на ПАВ фазовой, частотной и амплитудной структуры этой поверхностной акустической волны, обратного преобразования поверхностной акустической волны в переизлученный радиосигнал, приема считывателем переизлученного радиосигнала. При этом вычисляется отношение амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала. Оценку деформации получают по градуировочной характеристике отношения амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала в зависимости от величины деформации чувствительного элемента на ПАВ. Технический результат - повышение точности измерения деформации, за счет использования информации о втором отражении в топологии чувствительного элемента на ПАВ. 1 ил.

Способ измерения деформации чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах, состоящий в излучении считывателем запросного радиосигнала, преобразовании встречно штыревым преобразователем чувствительного элемента на ПАВ запросного радиосигнала в поверхностную акустическую волну, изменении топологией чувствительного элемента на ПАВ фазовой, частотной и амплитудной структур этой поверхностной акустической волны, обратного преобразования поверхностной акустической волны в переизлученный радиосигнал, приема считывателем переизлученного радиосигнала, отличающийся тем, что вычисляется отношение амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала и оценку деформации получают по градуировочной характеристике отношения амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала в зависимости от величины деформации чувствительного элемента на ПАВ.