Ультразвуковой координатометр Советский патент 1981 года по МПК H01L41/08 

Изобретение относится к электрои мерительной технике и может быть использовано в системах, кодирующих графическую информацию. Известно устройство для измерения координат графических изображений, содержащее пьезоэлектрический планшет - квадратную пьезоэлектрическую пластину с возбудителями вол расположенных на двух взаимно перпендикулярных сторонах планшета. Эти возбудители попеременно возбуждают в теле пьезоэлектрической плас тины ультразвуковые бегущие волны. Шуи, установленный оператором в точ ку сканирования, фиксирует время прихода переднего фронта этих волн. Данная информация вместе-с информацией с момента возбуждения этих вол используется для определения координат точки сканирования l. Недостатком данного устройства являются ограниченные размеры планшета, определяемые технологией производства пьезокерамических материа лов, а также низкая механическая прочность к истиранию. Известто также устройство для преобразования координат точек графического изображения в электрическ сигнал - ультразвуковой координатометр, содержащий планщет-звукопровод, две пьезоэлектрические пластины линейных деформаций, установленные по взаимно перпендикулярным сторонам планшета, генератор импульсов, выходы которого соединены с пьезоэлектрическими пластинами, пьезоэлектрический приемник и блок формирования временных координатных интервалов, к одному из входов которого подключен приемник, а к двум другим - пьезоэлектрические пластины 2. Однако в известном устройстве скорость и точность измерения ограничены частотой переключения координатных излучателей. В свою очередь значение частоты ограничено временем полного затухания возбуждаемых акустических колебаний. Погрешность особенно значительна при динамических измерениях. Цель изобретения - повышение точности при динамических измерениях. Цель достигается тем, что ультразвуковой координатометр, содержащий планшет-звукопровод, две пьезоэлектрические пластины линейных деформаций, установленные по взаимно перпендикулярньйм сторонам планшета, генератор импульсов, выходы которог соединены с пьезоэлектрическими пла тинами, пьезоэлектрический приемник и блок формирования временных координатных интервалов, к одному из входов которого подключен приемник, а к двум другим - пьезоэлектрически пластины, он содержит дополнительно две пьезоэлектрические пластины линейных деформаций и два блока форми рования возбуждающего напряжения, причем дополнительные пьезоэлектрические пластины установлены на свободных сторонах планшета и соединен с первыми пьезоэлектрическими пластинами через упомянутые блоки формирования возбуждакнцего напряжения. На чертеже представлена схема ультразвукового координатометра. Координатометр состоит из планшета-звукопровода 1, по сторонам которого на рабочей плоскости установлены основные 2 и 3 и дополнительные 4 и 5 пьезоэлектрические пластины линейных деформаций, пьезо электрического приемника б, генератора импульсов 7, блоков 8 и 9 фор мирования возбуждающих напряжений, блока 10 формирования временных координатных интервалов. Параметры блоков формирования во буждающих напряжений выбраны такими что каждый блок создает в планшетезвукопроводе акустическое колебание противофазное колебанию, возбуждающему основной пьезоэлектрической пластиной линейных деформаций, задержанное на время распространения бегущей волны от нее до противоположной стороны звукопровода, и с амплитудой, равной амплитуде в точк отражения. Устройство работает следующим образом. При подаче возбуждающего напряжения от генератора импульсов 7 пьезоэлектрическая пластина линейных деформаций 2 создает в планшете звукопроводе 1 бегущую волну, которая через время t/j .равное i-, где С - фазовая скорость распространения продольных колебаний в планшете-звукопроводе, достигает исследуемой точки с координатой х. Фронт волны возбуждает в пьезоэлектрическом приемнике 6 электрический сигнал, поступающий в блок 10 формирования временных координатных инте валов. На выходе блока 10 формирует ся электрический сигнал, соответствующий координате X исследуемой точ ки. Через время t - , где а - ра мер стороны планшета, по координате X, на выходе блока 8 формируется напряжение, возбуждающее пьезоэлект рическую пластину линейных деформаций 4. Амплитуда и фаза этого напряжения таковы, что колебание, возбуждаемое пьезоэлектрической пластиной линейных деформаций 4, равно и противофазно колебаниям .от пьезоэлектрической пластины линейных деформаций 2 в точке с координатой х равной а. При этом происходит демпфирование бегущей волны. Через время tj, определяемое из условий полного демфирования колебаний от пьезоэлектрической пластинылинейных деформаций 2, генератор импульсов б возбуждает пьезоэлектрическую пластину линейных деформаций 3. ПгЬоцесс формирования электрического сигнала, соответствуквдий координате у, аналогичен рассмотренному случаю. Отличие заключается в том, что блок 9 формирует напряжение через время t --, где b - сторона планшета по координате у. В данном устройстве частота переключения координатных осей может выбираться сколь угодно большой, поскольку значение ее ограничено лишь временем распространения упругих колебаний от излучающей стороны звукопровода до противолежащей стороны. За счет этого существенно повышается точность при динамических измерениях;. Формула изобретения Ультразвуковой координатрметр, содержащий планшет-звукопровод, две пьезоэлектрические пластины линейных деформаций, установленные по взаимно перпендикулярным сторонам планшета, генератор импульсов, выходы которого соединены с пьезоэлектрическими пластинами, пьезоэлектрический приемник и блок формирования временных координатных интервалов, к одному из входов которого подключен приемник, а к двум другим - пьезоэлектрические пластины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при динамических измерениях, он содержит дополнительно две пьезоэлектрические пластины линейных деформаций и дваг Ьлока формирования возбуждающего напряжения, причем дополнительные пьезоэлектрические пластины установлены на свободных сторонах планшета и соединены с первыми пьезоэлектрическими пластинами через упомянутые блоки формирования возбуждающего напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рiezoe 1 tctгiс plate fuds handwriting to computer- EIectnoniсs, V.45, №4, p. 10, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 660125, кл. Н 01 L 41/10, 1976 (прототип).