Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1987 года по МПК G01B17/00 

112

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении линейных перемещений.

Цель изобретения - повьшение точ- ности измерений за счет искл}очения температурной погрешности.

На фиг,1 изображено устройство дл измерения линейных перемещений; на фиг. 2 - графические зависимости ра- боты устройства.

Устройство для измерения линейных перемещений содержит неподвижную 1 и подвижную 2 пьезоэлектрические пластины с поглотителями 3, 4 и 5,6 соответственноi излучающий 7 и приемный 8 встречно-штыревые преобразователи, расположенные соответственно на неподвижной 1 и подвижной 2 пластинах, последовательно соединенные измеритель 9 разности фаз, входы которого соединены с входом излучающего 7 и соответственно вьпсодом приемного 8 встречно-штьфевых преобразо- вателей, и регистратор 10. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные второй приемный встречно-штьфевой преобразователь 11 расположенный на неподвижной пьезоэлектрической пластине 1, и усилитель 12, выход которого соединен с входом излучающего встречно-щтыревого преобразователя 7.

Устройство для измерения линейных перемещений работает следующим образом.

При включении питания (не обозначено) усилителя 12, который с излу-- чающим 7 и вторым приемным ) 1 встреч но-штьфевыми преобразователями зует генератор 13 электрических колебаний, от встречно-щтыревого преобра зователя 7 в неподвижной пьезоэлект- рической пластине 1 возбуждается поверхностная акустическая волна, которая, распространяясь в обе стороны от излучающего встречно-штыревого преобразователя 7, принимается прием ным встречно-штыревым преобразователем 8. При перемещении подвижной пьезоэлектрической пластины 2 по отношению к неподвижной пьезоэлектрической пластине 1 измеритель 9 разности фаз измеряет разность фазы сигналов между;встречно-штыревыми преобразователями 7 и 8, что определяет положение подвижной пластины 2, т.е. ве

12

личину линейного перемещения, и регистрируется регистратрром 10.

Так как пьезоэлектрические материалы, применяемые в технике поверхностных акустических волн (ниобат лития, германат висмута, пьезокерами--.. ка), обладают большой температурной чувствительностью, изменение температуры окружающей среды приводит к значительным ошибкам при измерении перемещений. Так, для нйобата лития относительное изменение времени задержки сигнала от температуры при прохождении от изл5гчающего встречно- штыревого преобразователя 7 до приемного встречно-щтыревого преобразователя 8 определяется из выражения

- /о.

- т л т - -л: л i,

к , (1)

равно о

а, -fгде t - время задержки;

ut - изменение температуры. Фаза сигнала равна (f и С , f, где f - частота игнала генератора. При температуре Т, время задержки

LL.

V Й-f

где V - скорость поверхностной акустической волны:

f - частота сигнала. Характеристика времени задержки от частоты представлена на фиг.2.

Если температура изменяется на ,-Т, изменяется частота f и соответственно время о задержки по условию

д it. .

f - лТ, (J)

uf -k- дТ.;й г: k bT l (4)

Так как фаза равна ср ы , то изменение фазы от температуры с учетом (4) равно

i 2 f JJl ч- -

дТ . iiT йТ 2 (f k-C- -k-f)0.

Таким образом, с изменением CKO-J рости акустической волны, на что влияет изменение температуры окружающей среды, соответственно изменяет- ся и частота генератора, так что длина волны поддерживается постоянной, чем искл1очается температурная погрешность измерения перемещений.

Ф(.|рмула изобретения Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее неподвижную

3129522

и подвижную пьезоэлектрические пластины с поглотителями, излучающий и приемный встречно-штыревые преобразователи, расположенные на соответственно неподвижной и подвижной .плас-5 тинах, последовательно соединенные измеритель разности фаз, входы которого соединены с входом излучающего и соответственно выходом приемного встречно-штыревых преобразователей, 0

и регистратор, о тличающе- е с я тем, что, с целью повьш1енкя точности, оно снабжено последователно соединенными вторым приемным встречно-штыревым преобразователем, расположенным на неподвижной пьезоэлектрической пластине, и усилителем, выход которого соединен с входом излучающего встречно-штыревого преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повьшение точности измерений за счет исключения температурной погрешности. При включении питания усилителя 12, который с излучающим 7 и приемным встречно-штыревым 11 преобразователями образует генератор 13 электрических колебаний, от встречно-штыревого преобразователя 7 в неподвижной пьезоэлектрической пластине 1 возбуждается поверхностная акустическая волна, распространяющаяся в обе стороны от преобразователя 7. При перемыдении подвижной пьезоэлектрической пластины 2 по отношению к неподвижной пьезопластине 1 измеритель 9 разности фаз измеряет разность фаз, по которой определяют перемещение. С изменением температуры окр жающей среды изменяется скорость распространения акустической волны, что приводит к изменению частоты генератора 13 электрических колебаний. 2 ил. i (Л ts3 со

4Г

Редактор Н.Тупица

Составитель Г.Рыжакова Техред А.Кравчук

Заказ 608/46 Тираж 678Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

/

фиг. г

у

Корректор О.Луговая