Алексерометр на поверхностных акустических волнах

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5))5 G 01 P 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4609600/10 (22) 17. 10.88 (46) 30.03.91. Бюл. Р 12 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) R.ÍI. Снитко (53) 531.768(088.8) (56) Патент Франции Y - 2537726, кл. G 01 P 15/08, 1982.

Патент Франции Р 2528183, кл. G 01 P 15/08, 1982. (54) АКСЕЛЕРОИЕТР НА ПОВЕРХНОСТНЫХ

АКУСТИЧЕСКИХ HOJIHAX (57) Изобретение относится к низкочастотным линейным акселерометрам прямого преобразования. Цель изобÄÄSUÄÄ l 638636 А 1

2 ретения — повышение точности измерения ускорений. В процессе измерения чувствительный элемент, несущий на себе оптическую фазовую решетку 15, прогибается. Световой поток от источника 5, модулированный по фазе решеткой 15, проходит через светопрозрачную пьезоэлектрическую пластину 10, по которой распространяется поверхностная акустическая волна.

Фаза сигнала с фотоприемника 9 по отношению к сигналу с генератора 12 зависит от угла между плоскостями поверхности пластинки 10 и консоли при прогибе последнего под действием измерительных сил. 3 ил.

1638636

Изобретение относится к технике измерения параметров движения, в частности к низкочастотным акселерометрам прямого преобразования на по5 верхностных акустических волнах.

Цель изобретения — повьппение точности измерений.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого акселерометра; на фиг. 2— несущая рама с консольным элементом; на фиг, 3 — временные диаграммы, поясняющие работу акселерометра.

Акселерометр на поверхностных акустических волнах (ПАВ) содержит корпус 1, прикрепленную к нему несущую раму 2 с консольным элементом

3, встречно-штыревой преобразователь

4, когерентный источник с плоскопараллельным фронтом излучения — полупроводниковый диодный лазер 5 с линзой 6, фокусирующую линзу 7, диафрагму 8, фотодиод 9, светопрозрачную полированную с обеих сторон пьезоэлектрическую пластинку 10 с поглоти- 25 телями 11 ПАВ, а также генератор 12 и последовательно соединенные фазометр 13 и блок 14 считывания. Выход генератора 12 параллельно соединен с встречно-штыревым преобразователем 4 ПАВ и вторым входом фазометра

13. Несущая рама 2 с консольным элементом 3 выполнена из светопрозрач-, ного материала с нанесенной оптической фазовой решеткой 15, представляющей собой периодическую структуру

35 полос с чередующимся коэффициентом преломления света с шагом, равным длине ПАВ.

Акселерометр на ПАВ работает

40 следующим образом.

При подаче возбуждающего напряжения от генератора 12 на встречноштыревой преобразователь 4 s светопрозрачной полированной с обеих сторон пьезоэлектрической пластинке возбуждается ПАВ, которая распространяется вдоль пьезоэлектрической пластинки, в конце которой поглощается поглотителем 11. Одновременно

50 полупроводниковый диодный лазер 5 излучает поток световой волны 1 (фиг. 3, а), плоский фронт которой формируется линзой 6 и проходит через светопрозрачную консоль 3 с нанесенной фазовой решеткой 15, где глубина фазовой модуляции равна и /4, а шаг равен длине ПАВ „,и, (фиг ° 3, б) . При эТом предполагается, что распределение фазы в пространстве— постоянное и определяется профилем решетки.,Далее модулированный по фазе световой поток 9 (1) проходит через светопрозрачную полированную с обеих сторон пьезоэлектрическую пластинку

10, по которой распространяется ПАВ.

Момент t = О показан на фиг. 3, r.

После этого сфокусированный фокусирующей линзой 7 световой поток, пройдя диафрагму 8, ограничивающую паразитное освещение, попадает в фотодетектор 9, в котором, благодаря интерференции модулированных фазовой оптической решеткой и ПАВ световых лучей, получается сигнал с минимальной амплитудой (фиг. 3, д). Через интервал Т/2, где Т вЂ” период ПАВ, ПАВ перемещается на расстояние % /2, где ф — длина волны ПАВ, и получается модулированный по фазе фронт световой волны (фиг. 3, е), после чего образуется сигнал с максимальной амплитудой (фиг. 3, ж). Так как ПАВ распространяется непрерывно, интенсивность освещения и амплитуда выходного сигнала фотодетектора из-за интерференции меняются периодически с частотой ПАВ (фиг. 3, з). Сигнал с фотодиода 9 (фиг. 3, з) подается на фазометр 13, на второй вход которого поступает сигнал от генератора 12.

Фаза сигнала (фиг, 3, з), снятого с фотодиода 9, по отношению к сигналу генератора 12, зависит от угла между плоскостями поверхности пьезопластинки 10 и консоли 3„ При наличии ускорения консоль 3 под действием инерционных сил отклоняется на угол, пропорциональный ускорению, вследствие чего пропорционально изменяется фаза выходного сигнала фотодиода 9, которая измеряется фазометром 13 и фиксируется блоком 14 считывания. Для получения максимального сигнала расстояние L между консолью 3 и поверхностью пьезопластинки 10 выбирается из условия L = n g /Я, где ф — длина световой волны; n — целое число.

Формула изобретения

Акселерометр на поверхностных акустических волнах, содержащий установленную в корпусе несущую раму с консольным чувствительным элементом и встречно-штыревой преобразователь поверхностных акустических волн, включенный в цепь генератора, о т—

5 ° 1638636

l5 л и ч а.ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен когерентным источником с плоскопараллельным фронтом излучения, установленным в корпусе по одну сторону. от консоли чувствительного элемента, светопрозрачной пьезоэлектрической пластинкой с поглотителями поверхносFHblx акустических волн, установленной в корпусе по другую сторону от чувствительного элемента, последовательно установленными по ходу излучения источника фокусирующей линзой, диафрагмой и фотоприемником излучения, а также последовательно соединенными фазометром и блоком считывания, при этом встречно-штыревой преобразователь расположен на пьезоэлектрической пластинке с поглотителем, а чувствительный элемент выполнен из светопрозрачного ма -ериала с нанесенной на нем оптической фазовой решеткой, причем выход генератора подключен к одному из входов фазометра, к другому входу которого подключен выход фотоприемника.

1638636

Фщода р флипе) тпав

Риаз

Составитель К. Лукомский

Техред С.Мигунова

Корректор Н Ревская

Редактор А. Лежнина

Заказ 925 Тираж 344 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент" r Ужгород, ул. Гагарина, 101