Дефлектор Советский патент 1985 года по МПК G02B26/08 

Изобретение относится к оптике, в частности к системам оптико-меха- нической развертки, и может быть использовано в устройствах автоматического контроля нестационарных параметрических полей,

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей и уменьшение энергоемкости. На фиг. 1 изображен дефлектор, iразрез; на фиг. 2 - то же, вид еле ва; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 вращательно-колебательная траектория движения луча, отраженного от зеркала, с числом лепестков, траектории п 2 ujgp / .и)ц 16,5

Устройство состоит из корпуса 1, упругого стержня 2 с круглым поперечным сечением концы которого запрессованы в наконечники. 3 и 4. Стержень 2 зажат между двумя упорами 5 и 6, выполненными в виде кернов, причем упор 6 может быть зафиксирован на оси в требуемом положении. На наконечник 3 установлена вилка 7, выполненная из легкого материала, например дюралюминия, с приклеенным к ней зеркалом 8. Упругая тонкая пластина , жестко прикрепленная од(НИМ своим концом к наконечнику 4, а другим контргайкой 10 к корпусу 1 , предотвращает поворот стержня 2 с зеркалом 8 вокруг вертикальной оси Z. Нижняя часть стержня 2 вклеена в трубчатый пьезоэлемент 11, имеющий пять электродов: один общий, роль которого выполняет упругий стержень 2, и четыре одинаковых наружных 1215, расположенных вдоль трубчатого пьезоэлемента 11. Поляризация пьезоэлемента 11 радиальная, причем направления поляризации под его противолежащими электродами противоположны.

Устройство работает следующим -образом.

До начала работы стержень 2 сжимается между упорами 5 и 6 за счет перемещения упора 6 в осевом направлении с усилием, обеспечивающим требуемую резонансную частоту колебаний упругого стержня 2.

При подаче управляющих напряжений и Uj Uf, напряженности электрического поля под электродами 12 и 14 направлены радиально и симметрично относительно оси Z. Направления же

радиальной поляризации под этими электродами противоположны, поэтому участии пьезоэлемента 11 под этими электродами за счет поперечного обраного пьезоэффекта деформируются по длине в противоположных направлениях и, следовательно, происходит изгиб трубчатого пьезоэлемента 11 и вместе с ним упругого стержня 2 с зеркалом 8 в плоскости YZ, что вызывает отклонение луча, отраженного от зеркала 8, в той же плоскости.

То же происходит и при подаче

и Uj, В этом

напряжении чае изгиб происходит в плоскости XZ, что вызывает отклонение отраженного луча в той же плоскости Угол отклонения луча пропорционален величине напряжения V.

При подаче управляющих напряжений и -i з 1 0

ем линейное удлинение пьезоэлемента 11, а при обратном знаке напряжения Up - его укорочение.

При подаче одновременно напряжений и и Up стержень 2 изгибается в одной из плоскостей, при этом удлинение пьезоэлемента 11 выталкивает стержень 2 из положения равновесия за счет дополнительного продольного изгиба стержня. При движении стержня от максимально деформированного к недеформированному положению напряжение U имеет обратный знак.

При подаче управляющих напряжений в виде

и и Sin 2Lx) t Sinu) t Uj U ) + U cos uJjjp-t cos u)t sin2((jO -tsinuJ -t

Oi -U| sin2u,t + U costOgpi coswJ t

пьезоэлемент 11 возбуждает модулированные по амплитуде, типа биений, изгибные колебания упругого стержня 2 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях XZ и YZ, сдвинутые по фазе друг относительно друга на четверть периода биений й Л|2u} „ результатом сложения которых являются колебания упругого стерхшя 2 с частотой u),. постоянной амплитуды и с одновременным вращением плоскости колебаний с частотой . Таким образом, луч отраженньай от зеркала

3

8, движется в картинной плоскости по вращательно-колебательной траектории с числом лепестков п

NKИзменяя частоты управляющих напряжений и и сО., можно получить любое требуемое, в том числе не целое, число лепестков вращательноколебательной траектории движения отраженного луча. При увеличении амплитудных значений напряжений U и и,| увеличивается амплитуда угла ; отклонения отраженного луча. Максимальная амплитуда угла отклонения достигается в резонансном режиме, при совпадении частоты Юц подавае.мого управляющего напряжения с резонансной частотой колебаний стержня.

Таким образом, -использование изобретения позволяет получать вращательно-колебательные траектории движения луча с регулируемыми амплитудно-частотными параметрами, так как, изменяя частоту подаваемых управляю2884

щих напряжений а также резонансную частоту колебаний упругого-стержня, перемещая дальний, по отношению к зеркалу упор вдоль оси Z,- можно получить требуемые частоты колебательного и вращательного движений, а также требуемое число лепестков траектории, определяемое соотношением 2сОдр/Ыц. Регулируя амплитудные значения управляющих напряжений, можно получить необходимую амплитуду угла отклонения отраженного луча, которая в резонансном режиме, может достигать 40. Кроме того, применение

пьезоэлемента вместо электромагнитов, а также опор на кернах, в которых отсутствует трение скольжения, вместо шаровой опоры позволит значительно снизить энергоемкость предлагаемого

устройства по сравнению с известным. Использование пьезоэлемента позволяет получать частоту колебательного движения стержня до 15 кГц, что невозможно при использовании электромагнитов.

Фиг.2.

ДЕФЛЕКТОР, содержащий корпус, зеркало, закрепленное посредством вилки на упругом стержне-, зафиксированном с торцов между двумя упорами, установленными в корпусе, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем повышения быстродействия и уменьшения энергоемкости, упругий стержень выполнен с круглым поперечным сечением и снабжен установленным на нем соосно трубчатым цилиндрическим пьезоэлементом с радиальной поляризацией, имеющим общий внутренний и четыре внешних, размещенных равномерно по окружности электрода, причем направления поляризации пьезоэлемента под его противолежащими (О электродами противоположны, при этом упоры выполнены в виде кернов. (Л VI о 1C 00 00