Датчик угла поворота на поверхностных акустических волнах Советский патент 1987 года по МПК G01B17/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении углов поворота, в частности в двух плоскостях перемещения,

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет дифференциального измерения времени распространения поверхностных акустических волн (ПАВ) по двум каналам, в результате чего определяют угловое перемещение контролируемого объекта в двух плоскостях.

На фиг.1 представлен датчик угла поворота, вид сверху, на ПАВ,- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Датчик угла поворота на ПАВ содержит пару пьезоэлектрических полудисков 1 и 2, закрепленных во взаимно перпендикулярных плоскостях вдоль об- щего диаметра, пару встречно-штыревых излучающих преобразователей 3 и 4, установленных диаметрально противоположно на краю цилиндрической поверхности полудисков 1 и 2 и пару поглотителей 5 и 6, установленных также на краю цилиндрической поверхности полудисков 1 и 2 напротив преобразователей 3 и 4. Датчик угла поворота также содержит диэлектрическую плас- тину 7 с круглым сквозным отверстием, образующим внутреннюю цилиндрическую поверхность 8, и установленные на последней с интервалом /2 два встречно-штыревых приемных преобразователя 9 и 10. Пластина 7 установлена с возможностью поворота в двух плоскостях относительно полудисков 1 и 2 таким образом, что. нормали к ципиндрическим поверхностям последних, располагаю- щимся над преобразователями 9 и 10, совпадают с нормалями к внутренней цилиндрической поверхности 8. Пластина 7 предназначена для взаимодействия в ходе работы с контролируемым объек- том.

Датчик угла поворота на ПАВ работает следующим образом.

На цилиндрических поверхностях пьезоэлектрических полудисков 1 и 2 излучающие преобразователи 3 и 4 формируют ПАВ, распространяющиеся в противоположных направлениях и затухающие в поглотителях 5 и 6. В исходном состоянии подвижная диэлектрическая пластина 1, например, из стекла располагается в плоскости, перпендикулярной полудискам 1 и 2, и время распространения ПАВ от излучающих преобразователей 3 и 4 до приемных преобразователей 9 и 10 на внутренней поверхности 8 пластины 7 одинаково. При повороте подвижной пластины 7 в двух плоскостях перемещения (вертикальной и горизонтальной) время распространения ПАВ между,например, излучающим преобразователем 3 и приемным преобразователем 9 увеличивается, а между излучающим преобразователем 4 и при- емньм преобразователем 10 уменьшается. По изменению величины электрических сигналов судят о величине углового перемещения в двт, х плоскостях.

Дифференциальное включение двух акустических каналов к блокам обработки сигналов (не показаны) позволяет исключить влияние внешних факторов, в том числе температуры, на процесс измерения, что повышает точность измерения углов. Распространение ПАВ по цилиндрической поверхности при измерении углов имеет выигрьш в точности перед распространением ПАВ с многократными отражениями вдоль кромки цилиндрического паза, что вызывает искажения переднего фронта ПАВ. Без ухудшения условий распространения ПАВ по цилиндрическ лм поверхностям, вызываемого дисперсией скорости, радиус полудиска может составлять до 50-70 длин-ПАВ. Разность между радиусами цилиндрических поверхностей по- лудисков и выреза выбирают в диапазоне значений 0,01-1 мм. Датчик угла поворота На ПАВ дает возможность получить точность отсчета не менее 0,5 X 10 град, в двух плоскостях поворота в диапазоне до 170 .

Формула изобретения

Датчик угла поворота на поверхностных акустических волнах, содержащий пластину из пьезоматериала и пластину из диэлектрика, установленные с возможностью поворота одна относительно другой, встречно-штыревой излучающий преобразователь и поглотитель, установленные на пластину из пьезоматериала, и два установленных на пластине из диэлектрика встречно-штыревых приемных преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен дополнительной пластиной из пьезоматериала с установленными на ней встречно-штыревым излучающим

преобразователем и поглотителем, пластины из пьезоматериала выполнены в виде полудисков и жестко соединены между собой таким образом, что их оси, .симметрии взаимно перпендикулярны, встречно-штыревые излучающие преобразователи и поглотители установлены диаметрально противоположно на цилиндрических поверхностях полудисков.

на пластине из диэлектрика вьтолнено круглое отверстие, встречно-штыревые приемные преобразователи установлены на цилиндрической поверхности отверстия с интервалом Г/2, а полудиски размещены в отверстии таким образом, что их цилиндрические поверхности обращены к встречно-штыревым приемным преобразователям.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является расширение функциональных: возможностей за счет изменения углового перемещения контролируемого объекта в двух плоскостях благодаря дифференциальному измерению времени распространения поверхностных акустических волн (ПАВ) во взаимно перпендикулярных плоскостях по цилиндрическим поверхностям. Излучающие преобразователи 3 и 4 формируют ПАВ, распространяющиеся в противоположных направлениях к поглотителям 5 и 6 по цилиндрической поверхности пьезоэлектрических полудисков 1 и 2, скрепленных перпендикулярно вдоль общего диаметра. Распространяющиеся по полудискам 1 и 2 ПАВ принимаются встречно- штыревыми преобразователями 9 на внутренней цилиндрической поверхности 8круглого отверстия в диэлектрической пластине 7. Время распространения ПАВ между парами преобразователей 3, 9и 4 изменяется при повороте подвижной пластины 7 в двух плоскостях перемещения и дает возможность определить угол поворота. 2 ил. (Л G J ff А-А СО

-W

Редактор А.Сабо

Составитель В.Гондаровский

Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 2853/36Тираж 677Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113036, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

фиг. 1