Устройство для непрерывного измерения угловых перемещений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее генератор колебаний, входной преобразователь -поверхностных акусти ческих волн, соединенный с ним зву копровод из пьезоэлектрического мв териала, расположенный на диэлектри ческой подложке, приемник, предназна ченный для соединения с контролирующим объектом и выполненный в виде замкнутой кольцевой металлической встречно штыревой решетки, размещен ной на диэлектрической подложке, об разующей со звукопроводом зазор, величина которого соизмерима с длиной поверхностной акустической волны, и токосъемник, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешностей измерения, вызванных торцовыми и радиальными биениями приемника, звукопровод выполнен в виде замкну- S того кольца с отводами для соединения с преобразователями поверхностсл ных акустических волн.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 В 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOlVtV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3648869/25-28 (22) 04.10.83 (46) 15.11.86. Бюл. N 42 (72) Н. Ф. Жовнир, А. С. Бондарев, В. Ю. Мещерский, С. В. Неверов и Н. Г. Гусенка (53) 531.745(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 847031, кл. С 01 В 17/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

1! 1099!01, кл. G 01 В !7/00, 1983. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее генератор колебаний, входной преобразователь -поверхностных акустических волн, соединенный с ним звукопровод из пьезоэлектрического ма„„SU, 1270562 А 1 те риала, расположенный на ди эл ек трической подложке, приемник, предназначенный для соединения с контролирующим объектом и выполненный в виде замкнутой кольцевой металлической встречно-штыревой решетки, размещенной на диэлектрической подложке, образующей со звукопроводом зазор, величина которого соизмерима с длиной поверхностной акустической волны, и токосъемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешностей измерения, вызванных торцовыми и радиальными биениями приемника, звукопровод выполнен в ниде замкнутого кольца с отводами для соединения с преобразователями поверхностных акустических волн.

1 12705

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения параметров движения.

Цель изобретения — уменьшение погрешностей измерения.

На фиг. 1 представлено устройство для непрерывного измерения угловых перемещений, сечение; на фиг. 2— сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — 10 сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство для непрерывного измерения угловых перемещений содержит генератор 1 колебаний, входной 2 и выходной 3 преобразователи поверхно- !5 стных акустических волн, соединенный с ними звукопровод 4 из пьезоэлектрического материала, расположенный на диэлектрической подложке 5, приемник 6, выполненный в виде замкнутой 10 кольцевой встречно-штыревой решетки

7, размещенной на диэлектрической подложке 8, образующей со звукопроводом 4 зазор, величина которого соизмерима с длиной поверхностной акусти- 25 ческой волны, и токосъемник 9. Звукопровод 4 выполнен в виде замкнутого кольца 10 с отводами 11 и 12 для соединения с входным и выходным преобразователями 2, 3 поверхностных акусти- 30 ческих волн. Выход выходного преобразователя 3 предназначен для соединения с входом детектора 13 сигнала корреляции. Выход токосъемника 9 соединен с усилителем 14. 35

Приемник 6 соединен с валом 15 подвижного объекта.

Устройство для непрерывного измерения угловых перемещений работает следующим образом.

Генератор 1 колебаний возбуждает посредством входного преобразователя

2 бегущую поверхностную акустическую волну в звукопроводе 4, представляющем собой кольцевой резонатор бегущей волны, в которой происходит синфазное сложение вращающихся поверхностных акустических волн при выполнении условия:

2iiR» = n9, 50

0 ) где R — средний радиус кольца 10 звукопровода 4; h о - резонансная длина поверхностной акустической волны в звукопроводе 4;

n — целое число.

Режим резонанса достигается изменением частоты генератора 1 колеба62 1 ний. Для оптимального взаимодействия приемника 6 с поверхностной акустической волной необходимо выполнение условий п = Н и с = Э где N — - число ячеек замкнутой кольцевой встречно-штыревой решетки 7; — период встречно-штыревой ререшетки .7;

2и В./N Г где R — средний радиус встречноР штыревой решетки 7, равный среднему радиусу звукопровода Я в

Электрическое поле бегущей поверхностной акустической волны, распространяющейся по кольцу 10 звукопровода .

4, индуцирует переменный электрический сигнал на всей кольцевой встречно-штыревой решетке 7 приемника 6, при этом происходит компенсация погрешностей измерения торцового и радиального биения приемника 6, вносимая диаметрально расположенными ячейками кольцевой встречно-штыревой решетки 7.

Съем выходного сигнала осуществляется токосъемником 9.

Выходной сигнал приемника 6 можно представить в виде:

1 где Ащ — амплитуда выходного сигнала приемника 6, зависящая от зазора между поверхностями звукопровода 4 и кольцевой встречно-штыревой решетки 7, от длины поверхностной акустической волны; о - начальная фаза выходного сигнала; текущее время;

Z — длина дуги относительного перемещения встречно-штыревой решетки приемника 6 и звукопровода 4, определяемая соотношением:

Z R3Â Ч где — относительное угловое перемещение приемника 6, жестко соединенного посредством вала 15 подвижного объекта (не обозначен), и звукопровода 4, рад.

Сдвиг фазы выходного сигнала g npu относительном угловом перемещении

3 1270562 4 приемника 6 и эвукопровода 4 на угол ся, что позволяет производить епре(определяется соотношением рывное измерение угловых перемещений от 0 до 360 и более, используя соотношение

2п 2 li ° R e — ( а 5

Следовательно сдвиг фазы выходного сигнала (p прямопропорционален относительному угловому перемещению, что позволяет свести измерение угловых иеремещений к измерению фазового сдвига выходного сигнала приемника, а измерение радиуса звукопровода R и длины поверхностной акустической волны позволяет регулировать чувстви-, 15 тельность устройства.

При вращении приемника 6 относительно звукопровода 4 фазовый сдвиг выходного сигнала непрерывно меняетЪ

2= Б, Обработка снимаемого сигнала может осуществляться известными способами. Например, выходной сигнал с выхода усилителя 14 сравнивается в фазовом детекторе (не обозначен) с сигналом генератора 1.

Использование устройства позволя"ет повысить точность измерений путем исключения неоднородностей звукопровода. ф>ига

Составитель Г. Рыжакова

Техред Л.Сердюкова, Корректор, JI. Пилипенко

Редактор Л. Пчелинская

Тираж .670 Подписное

HHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6230/41

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4