Датчик угла поворота на поверхностных акустических волнах

 

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 встречноштыревыми 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1322091 (51)4 С 01 В 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I 13, Фиг. 2

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4056653/25-28 (22) 15.04.86 (46) 07.07.87. Бюл, Р 25 (71) Куйбьппевский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Я,Н.Пугачев (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1099101, кл. G 01 В 17/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1093891, кл. С 01 В 17/00, 1983. (54) ДАТЧИК УГЛА ПОВОРОТА НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ (57) 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 встречноштыревыми преобразователями 9 на внутренней цилиндрической поверхности

8 круглого отверстия в диэлектрической пластине 7. Время распространения

ПАВ между парами преобразователей 3, 9 и 4 изменяется при повороте подвижной пластины 7 в двух плоскостях перемещения и дает возможность определить угол поворота. 2 ил.

1 13? 20

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

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет дифференциального измерения времени распространения поверхностных акустических волн (ПАВ) по двум каналам, 1О в результате чего определяют угловое перемещение контролируемого объекта в двух плоскостях.

На фиг.1 представлен датчик угла поворота, вид сверху, на ПАВ; на 15 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- 20 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- 30 тину 7 с круглым сквозным отверстием, образующим внутреннюю цилиндрическую поверхность 8, и установленные на последней с интервалом и/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 цилиндрическим поверхносТям последних, располагаю- !О 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- 45 томе

Датчик угла поворота на ПАВ работает следующим образом.

На цилиндрических поверхностях 50 пьезоэлектрических полудисков 1 и 2 излучающие преобразователи 3 и 4 формируют ПАВ, распространяющиеся в противоположных направлениях и затухающие в поглотителях 5 и б. В исходном состоянии подвижная диэлектрическая пластина 7, например, из стекла располагается в плоскости, перпендикулярной полудискам 1 и 2, и время рас91 2 пространения 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 приемным преобразователем 10 уменьшается. По изменению величины электрических сигналов судят о величине углового перемещения в двух 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 выигрьпп в точности перед распространением ПАВ с многократными отражениями вдоль кромки цилиндрического паза, что вызывает искажения переднего фронта ПАВ.

Без ухудшения условий распространения

ПАВ по цилиндрическим поверхностям, вызываемого дисперсией скорости, радиус полудиска может составлять до

50-70 длин ПАВ. Разность между радиусами цилиндрических поверхностей полудисков и выреза выбирают в диапазоне значений 0,01-1 мм. Датчик угла поворота на ПАВ дает возможность по лучить точность отсчета не менее 0 5х х 1О град. в двух плоскостях поворота в диапазоне до 170

Формула и э о б р е т е н и я

Датчик угла поворота на поверхностных акустических волнах, содержащий пластину из пьезоматериала и пластину из диэлектрика, установленные с воэможностью 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, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен дополнительной пластиной из пьезоматериала г установленными на ней встречно-штыревым излучающим

1322091 ращены к встречно-штыревым приемным преобразователям.

Составитель В ° Гондаровский

Техр ед А. Кравчук Корректор Г. Решетник

Редактор A. Сабо

Заказ 2853/36

Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113036, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произвддственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. ул. Проектная,, 4 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 иэ диэлектрика выполнено круглое отверстие, встречно-штыревые приемные преобразователи установлены на цилиндрической поверхности отверстия с интервалом й/2, а полудиски размещены в отверстии таким образом, что их цилиндрические поверхности об