Датчик угла поворота Советский патент 1984 года по МПК H03H9/30 H03M1/22 G01B17/00 

- Фиг. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения углового поло жения, поворота или наклона подвижно го объекта. Известен датчик угла поворота, содержащий две параллельные пластины первая из которых установлена с возможностью поворота относительно своей оси симметрии, на обоих концах второй размещены два широкополосных встречно-штыревых преобразователя 1 Недостатками известного датчика являются низкая точность измерения, обусловленная температурной нестабил ностью, и ограниченность диапазона угловых положений, обусловленная конструкцией датчика. Целью изобретения является повышение точности измерений и разрешающей способности датчика. Поставленная цель достигается тем что датчик угла поворота, содержащий две параллельные пластины, п ервая из которых установлена с возможностью п ворота относительно своей оси симмет рии, а на обоих концах второй размещены два широкополосных встречноштыревых преобразователя, снабжен идентичной второй, установленной сим метрично относительно первой, третьей пластиной, первая пластина выполнена из диэлектрика, на ее обеих плоскостях размещены вдоль оси симметрии узкополосные встречно-штыревые преобразователи, а вторая и третья пластины выполнены из анизотропного пьезоэлектрического материала. При этом преобразователи второй и третьей пластин развернуты на определенный угол по часовой и против часовой стрелок соответственно относительно выбранного направления оси Z в плоскости XOZ ниобата лити при этом в начальном положении элект роды всех преобразователей параллель ны. На фиг. 1 представлен датчик, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1i на фиг. 3 - амплитудно-частотные характеристики неподвижных (а и подвижных (б) встречно-штыревых

преобразователей; на фиг. 4 - зависимость фазовой скорости поверхностной акустической волны от направления угла между осью Z и .нормалью к волновому фронту.

Датчик угла поворота содержит первую пластину 1, установленную

оси 2 имеет восходящий, а для второй пластины 2 - нисходящий характер (фиг. За).

Первая ПАВ достигает преобразователей 4 и 5 и время т /2Vp , где т/2 - расстояние от преобразователя 8 до преобразователя 4 и возможностью поворота относительно своей оси симметрии, и две идентичные пластины 2 и 3, выполненные из анизотропного пьезоэлектрического материала, на обоих концах каждой из которых размещены два широкополосных встречно-штыревых преобразователя 4 и 5 и 6 и 7. Первая пластина 1 выполнена из диэлектрика, на ее обеих плоскостях размещены вдоль оси симметрии узкополосные встречноштьфевые преобразователи 8 и 9. Преобразователи 4-9 ориентированы вдояь определенного направления относительно кристаллографических осей, например, в плоскости Xz 3-среза ниобата лития. На второй пластине 2 этот угол составляет 55, . на пластине 3 - угол 125 к оси Z (фиг. 4). При повороте пластины 1 зазор между преобразователями 8 и 9 и поверхностями пластин 2 и 3 остается постоян ным, не превьппающим периода решетки преобразователей 4, 5 и 6, 7. Полоса пропускания л f этих преобразователей выбрана из условия 7ЛУ/у„, где f - частота ловерхностных акустических волн (ПАВ) , cAV 4V/Vотносительное изменение скорости ПАВ для материала пластин 2 и 3 в крайних угловых положениях пластины 1. Полоса Uf2 пропускания преобразователей 8 и 9 (1+ с ) раз меньше, чем у преобразователей 4,5 и 6,7, а апертуры преобразователей взаимно перекрываются при заданном угловом перемещении пластины 1. Датчик работает следующим образом. В среднем положении пластины 1 преобразователь 8 возбуждает во встречно-штьфевых преобразователях (ВШП) 4 и 5 пластины 2 через воздушный зазор - Х/4 первую волну ПАВ. Одновременно второй преобразователь 9 возбуждает в ВШП 6 и 7 пластины 3 вторую ПАВ, при этом траектории ПАВ относительно оси Z составляют соответственно 55 и 125° для пластин 2 и 3. Скорости ПАВ равны или достаточно близки, но для .первой пластины 1 зависимость ПАВ от угла к

1. ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА, содержащий две параллельные пластины, первая из которых установлена с возможностью поворота относительно своей оси симметрии, а на обоих концах второй размещены два щирокополосных встречно-штьфевых преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения и разрешающей способности, он снабжен идентичной второй, уст ановленной симметрично относительно первой, третьей пластиной, первая пластина выполнена из диэлектрика, на ее обеих плоскостях размещены вдоль оси симметрии узкополосные встречно-щтыревые преобразователи, а вторая и третья пластины выполнены из анизотропного пьезоэлектрического материала. 2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что преобразователи второй и третьей пластин развернуты на определенный угол по часовой и против часовой стрелок соответственно относительно выбранного направления оси 1 в плоскости Х02 та лития, при этом в начальном полоkn жении электроды всех преобразователей параллельны.