Датчик угла поворота на поверхностных акустических волнах Советский патент 1990 года по МПК G01B17/00 

Изобретение относится -к измерительной технике и может быть испбльзовано при Измерении углов поворота, в част-/

10

t5

20

.25

ности в двух плоскостях перемеБ(ения. . Цель изобретения повышение точности измерения .угла поворота.

На фиг. 1 представлен датчик угла повороту на поверхностных акустических волнах (IIAB), вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Датчик угла поворота на IIAB содержит звукопровод в виде сферы 1, выполненный из пьезоматериала, излуча тель 2 ПАВ, закреплепньш на верхнем полюсе сферы 1, и поглотитель 3 IIAB, установленный па пекшем.полюсе.сферы 1 .Датчик угла поворота также содержит диэлектрическую пластину 4 с круглым сквозным отверстием,образующим внутреннюю поверхность 5,и установленные на последней в одной плоскости с интерва- лом 12.0 по окружности три встречно-1 , .штыревых приемника 6-8 ПАВ. В отверстии диэлектрической пластины 4 кон-г центрично ему установлен пьезоэлект™ рический звукопровод в.виде сферы 1 с возможностью взаимного поворота относительно диэлектрической пластины 4, которая предназначена для взаимодей- о ствия в ходе работы датчика с контролируемым объектом.- Излучатель 2 ПАВ вьшолнен в врще набора концентрично установленных на поверхности сферы 1 кольцевых электродных преобразователей 9, э чектрически. соединенных через один навесными перемычками (не показаны) . Межэлектродное, расстояние между преобразователями 9 равно половине длины волны nABi

Датчик угла поворота на IIAB работает следующим образом,

На верхнем полюсе сферы 1 (звуко- провода) преобразователи 9 формируют

ПАВ, распространяющуюся равномерно

по поверхности звукопровода к нижнему полюсу, которая затухает в поглотите-

ле 3 ILA.B. В исходном состоянии при подаче .сигнала с генератора (не показан) на излучатель 2 подвижная диэлектрическая пластина 4, например, из стекла располагается, в плоскости симметрии на равном удалении от полю- ,сов сферы 1. Бремя распространения ПАВ от излучателя 2 ПАВ до приемников б-В ПАВ, закрепленных на внутренней поверхности 5 диэлектрической пласти- ны 4, одинаково. При повороте подвижной диэлектрической пластины 4 в двух

35

40

45

50

55

10

t5

20

.25

о

8429Л

плоскостях церемещения (вертикальной и горизонтальной) время распространения ПАВ между, например, излучателем | 2 и приемниками 6 и 7 ПАВ увеличивается, а между излучателем 2 и приемником 8 уменьшается. По изменению величины выходных электрических сигналов Ug,,,, Ugy,, Ugbixa судят о ве- личине углового перемещения в двух 1ШОСКОСТЯХ контролируемого объекта. Вьшолнение звукопровода в виде сферы, а также наличие третьего дополнительного приемника позволяет исключить неопределенность показаний датчика при контроле угловых перемещений в двух плоскостях. Так, в случае если ось вращения пластины 4 проходи т через геометрический центр одного приемника, работоспособность сохраняется по приему ПАВ у остальных двух приемников. Вез ухудшения условий распространения ПАВ по сферической поверхности радиус сферы 1 может составить не менее 50-70 длин ПАВ. Разность между радиусом сферы 1 и отверстием в пластине 4 выбирают, в диапазоне значений (0,05-0,2). Датчик угла поворота не менее (0,5-0,1)1U град в двух плоскостях поворота в диапазоне 170°.

до

Формула изобретения

Датчик угла поворота на поверхностных акустических волнах, содержащий диэлектрическую пластину с круглым сквозным отверстием, установленный .в отверстии с возможностью поворота пьезоэлектрический звукопровод, установленные на звукопроводе излучатель и поглотитель поверхностных акустических волн, и установленные на внутренней поверхности отверстия диэлектрической пластины два встречно-штыревых приемника поверхностных акустических волн, от-личающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен третьим встречно-штыревым приемником поверхностных акустических волн, пьезоэлектрический звукопровод выполнен в виде сферы и установлен, концентрично отверстию диэлектрической пластины, излучатель поверхностных акустических волн выполнен в виде набора концентрично ус ановленньпс на поверхности сферы кольцевых электродных преобразователей, поглотитель ус- тановлен на поверхности сферы диаметралыю противоположно излучателю, а

приемники поверхностных акустических установлены на внутренней поверхволн

160

х1608429

ности отверстия диэлектрической плас- тины в одной плоскости равномерно по его окружности.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении углов поворота, в частности, в двух плоскостях перемещения. С целью повышения точности измерения датчик дополнительно снабжен третьим преобразователем поверхностных акустических волн (ПАВ), звукопроводом 1 из пъезоматериала, который выполнен в виде шара и закреплен в геометрическом центре отверстия диэлектрической пластины 4, на верхнем его полюсе установлен излучающий преобразователь ПАВ 2, который, в свою очередь, выполнен из кольцевых четных и нечетных преобразователей, которые расположены на расстоянии λ/2 один от другого, а кольца соединены между собой по признаку четности навесными перемычками, причем геометрический центр преобразователя является верхним полюсом, а на нижнем полюсе установлен поглотитель 3. Датчик угла поворота на ПАВ дает возможность получить точность отсчета не менее (0,5-0,1)^.10^-5 град. в двух плоскостях поворота в идапазоне до 170°. 2 ил.

Фиг./