Устройство для акустоэлектронного измерения линейных перемещений Советский патент 1985 года по МПК G01B17/00 

(pi/e./ Изобретение относится к измерительной технике и может быть, использовано для измерения линейных перемещений. Цель изобретения - расишрение функциональных возможностей. На фиг. 1 схематически показано устройство для акустоэлектронного измерения линейных перемещений; на фиг. 2 - то же, вид сверху. Устройство содержит пьезоэлектрическую пластину 1, поглотители 2 и 3 поверхностных акустических волн, установленные на концах пьезоэлектрической пластины 1, излучатель 4 поверхностных акустических волн, выполненный, например, в виде встречно-штыревой решетки 5, установленной иа пьезоэлектрической пластине 1, приемник 6 поверхностных акустических волн, емкостной токосъемник 7, расположенный над пьезоэлектрической пласти ной 1 с зазором. Приемник 6 выполнен в виде металлической встречно-штыревой решетки 8, расположенной между емкостным токосъемником 7 и поверхностью 9 пьезоэлектрической пластины I с зазором, величина которого сои мерима с длиной поверхностной акустической Iволны. Излучатель 4 предназначен для подклю чения к генератору 10 электрических колебаний. Шины 11 и 12 емкостного токосъемника 7 подключают к входу усилителя 13. Устройство работает следующим образом. С помощью генератора 10 злектрических . колебаний и излучателя 4 на поверхности 9 пьезоэлектрической пластины 1 возбуясдают поверхностные акустические волны. Поглотите ли 2 и 3 обеспечивают создание режима бегущей поверхностной ультразвуковой волны. Электрическое поле бегзодей поверхностной акустической волны индуцирует переменные электрические сигналы на встречно-штыревой решетке приемника. Съем выходного сигнала осуществляется емкоспшхм токосъемником 7, металлические шины 11 и 12 которого расположены над решетками 8. Выходной сигнал приемника 6 можно пред ставить в виде Heirit-Vo-ir), вых амплитуда выходного сигнала, прямо пропорвдональная Ne количество пар смежных штырей встречно-штыревой решетки приемник начальная фаза выходного сигнала; t - текущее время - величина относительного перемещения встречно-иггыревой решетки приемника и пьеэоэлектрической пластины; Л - длина поверхностной акустической о - величина зазора между поверхностью пьезоэлектрической пластины и встречно-штыревой решетки пpнeмш ка; сх. - коэффициент, зависящий от конструктивиых параметров устройства. Сдвиг фазы выходного сигнала при относительном перемещении приемника и пьезозпектрической пластины определяется соотношением Отсюда видно, что сдвиг фазы выходного сигнала f прямо пропорционален относительному линейному перемещению , что позволяет свести измерения линейных перемещений к измерению фазового сдвига выходного сигнала приемника, а изменение;: длины поверхностной акустической волны 1( позволяет регулировать чувствительность устройства. При перемещении приемника 6, соединенного с перемещаемым объектом относительно пьезоэлектрической пластины, фазовый сдвиг выходного сигнала непрерывно меняется, что позволяет производить измерение линейных перемещений, используя соотношение . Обработка снимаемого сигнала может осуществляться известными способами. Например, выходной сигнал с выхода усилителя сравнивается в фазовом детекторе с оягналом генератора. Число фазовых циклов, соответствуюпшх перемещению, равному целому числу поверхностных акустических полуволн (волн), регистрируется счетчиком, а величина, лежащая внутри этого интервала - стрелочным прибором. Отсутствие механического контакта между неподвижной пьезоэлектрической пластиной и приемником позволяет повысить точность -измерений и упростить конструкцию, что расщиряет функциональные возможности устройства.

8 11

j

риг.2