Устройство для измерения линейных перемещений

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (19) SU (!1) (5D4 001 В 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДМ СТВЕННЫй HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3968147/25-28 (22) 22.10.85 (46) 07.03.87. Бюл. У 9 (71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (72) В.И.Мизарене, К.И.Рагульскис и В.IO.Снитко (53) 534.232 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 823858, кл.G 01 В 17/00, 1979.

I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения температурной погрешности. При включении питания усилителя 12, который с излучающим

Р

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 перемещении подвижной пьезоэлектрической пластины 2 по отношению к неподвижной пьезопластине

1 измеритель 9 разности фаз измеряет разность фаз, по которой определяют перемещение. С изменением температуры окружающей среды изменяется скорость распространения акустической волны, что приводит к изменению частоты генератора 13 электрических колебаний. 2 ил.! 295221

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

Цель изобретения — повьппение точности измерений за счет исключения температурной погрешности.

На фиг.l изображено устройство для измерения линейных перемещений; на фиг. 2 — графические зависимости работы устройства.

Устройство для измерения линейных .перемещений содержит неподвижную 1 и подвижную 2 пьезоэлектрические пластины с поглотителями 3, 4 и 5,б соответственно, 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 выходом приемного 8 встречно-атыревых преобразо25 вателей, и регистратор 10. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные второй приемный встречно-штыревой преобразователь 11, расположенный на неподвижной пьезоэлектрической пластине l, и усилитель

l2 выход которого соединен с входом излучающего встречно-штыревого преобразователя 7.

Устройство для измерения линейных 35 перемещений работает следующим образом.

При включении питания (не обозначено) усилителя 12, который с иэлу- щ чающим 7 и вторым приемным 11 встреч; но-штыревыми преобразователями образует генератор 13 электрических колебаний, от встречно-штыревого преобразователя 7 в неподвижной пьезоэлектрической пластине 1 возбуждается поверхностная акустическая волна, которая, распространяясь в обе стороны от излучающего встречно-штыревого преобразователя 7, принимается прием- 50 ным встречно-штыревым преобразователем 8. При перемещении подвижной пьезоэлектрической пластины 2 по отношению к неподвижной пьезоэлектрической пластине 1 измеритель 9 разности 55 фаз измеряет разность фазы сигналов между встречно-штыревыми преобразователями 7 и 8, что определяет положение подвижной пластины 2, т.е. величину линейногс перемещения, и регистрируется регистратором 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 ниобата лития относительное изменение времени за1 держки сигнала от температуры при прохождении от излучающего встречноштыревого преобразователя 7 до приемного встречно-штыревого преобразователя 8 определяется иэ выражения

- — = - К АТр К = -10 / С, (1) где — время задержки;

6t — изменение температуры.

Фаза сигнала равна cJ> = сдь,и=2 и f, где f — частота сигнала генератора.

При температуре Т, время задержки л L L Y равно . =: — —, a9 =

V 9 ° f f где V — скорость поверхностной акустической волны:

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

Если температура изменяется на

6Т=Т,-Т, изменяется частота f u соответственно время о задержки по условию

Ьf 6<, =- -- k дТ с ь (3) f = -k ьТ f;n = k аТ ° с (4)

Так как фаза равна ср= у7 =2 Ю, то изменение фазы от температуры с учетом (4) равно и.,л — -=2и f — -+2йь — -=

Т. ЬТ ат

2 и (f Ы- k f)=0.

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

Ф рмула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее неподвижную

1295221

Составитель Г. Рыжакова

Редактор Н.Тупица Техред:A.Êðàâ÷óê Корректор О.Луговая

Заказ 608/46 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул,Проектная, 4 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, и регистратор, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными вторым приемным встречно-штыревым преобразователем, расположенным на неподвижной пьезоэлектрической пластине, и усилителем, выход которого соединен с входом излучающего встречно-штыревого преобразователя.