Датчик угла поворота на поверхностных акустических волнах Советский патент 1984 года по МПК G01B17/00 H03H9/00 

Изобретение относится к измерител ной 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 ипи преобразовано в свою очередь в частотньй, фазовый или другой выходной сигнал. Известно устройство с переменным коэффициентом передачи сигнала, содержащее подложку с входным и выходным преобразователями ПАВ, В устройстве предусмотрено средство для д формации изгиба подложки, за счет че изменяется фазовая скорость ПАВ и, следовательно, задержка выходного си нала относительно входного Недостатками этого устройства яв.ляются,малый диапазон измерения пере мещений и недостаточная точность. 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 по верхностных акустических волн. Принцип действия датчика основан на изменении времени распространения поверхностных акустических волн при вращении подвижной пластины 21. Недостатком известного датчика является низкая точность измерения угловых перемещений в диапазоне боле 5-10 из-за сильного ослабления акустической волны при вращении подвижной пластины на 3-5,так как при это 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 поворот вокруг их общей оси симметрии, и нанесенные симметрично на поверхност пластин встречно-штьфевые преобрззов тели поверхностных акустических волн, снабжен поглотителем а;кустических волн на одной из пластин, концентрично с осью поворота, вьтолнен 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 структур- ная 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 вьтолнен паз 6 в виде окружности радиусом не менее 100 длин ПАВ и глубиной не менее одной длины ПАВ, Встречно-штыревой преобразователь 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 распространяются в противоположные стороны по внутренней стороне паза 6 и затухают в поглотителе 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 по отношению к направлении встречно-штыревого преобразователя 7, и время распространения ПАВ от преобразователя 7 до преобразователей 4 и 5 будет одинаковым. При повороте подвижной пластины 2 относительно пьезопластины 1 под действием контролируемого объекта время распространения ПАВ меящу прео разователями 7 и 4,5, например .увели чивается , а между преобразователями 5 уменьшается. По изменению величины электрических сигналов на встречно-штьфевых преобразователях 4 и 5 относительно преобразователя 7 судят о величине углового перемещения контролируемого объекта. 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 ра 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 колебания распространяются от преоб разователя 7 вдоль внутренней окружности паза 6. В результате увеличивается точность и рабочий диапазон измерения угловых перемещений. Радиус окружности, образованной пазом, должен быть не менее 100 длин поверхностных акустических волн, так как при меньшем радиусе ухудша|Ются условия распространения поверхностных акустических волн по окруж- . ности паза, увеличивается дисперсия скорости волн, что уменьшает точность отсчета. Применение датчика угловых перемещений дает возможность увеличить точность отсчета более чем на два порядка не менее 10 град, в диапазоне до 170° за счет создания встречных раздельных потоков ПАВ, дифференциального включения акустических и, соответственно , электрических каналов.

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 встречно- штыревой преобразователь.