Способ настройки механических резонаторов на резонансную частоту

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для использования при изготовлении электромеханических фильтров Использование изобретения позволяет повысить точность настройки резонаторов . Сущность изобретения: способ заключается в том, что возбуждают механический резонатор путем воздействия на него электромагнитным полем, измеряют резонансную частоту механического резонатора , сравнивают ее с заданным значением и изменяют резонансную частоту механического резонатора до достижения заданного значения путем воздействия лазерным излучением на участок боковой грани механического резонатора по окружностям, равноудаленным от плоскости симметрии, ортогональной его осевой линии. При необходимости уменьшения резонансной частоты воздействуют лазерным излучением на участок в центральной области боковой грани механического резонатора протяженностью 0.7 его длины При этом поверхностный слой нагревают в интервале от 0,6 температуры плавления материала резонатора до температуры его плавления. Зил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 Н 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4903490/21 (22) 08.10.90 (46) 07.07,93. Бюл. N. 25 (71) Науч но-исследовател ьский институт цифровых систем передачи информации

"Такт", Всесоюзный заочный политехнический институт и Пермский государственный сельскохозяйственный институт им. акад.

Д,Н.Прянишникова (72) .А, И. Корниенко, В. П. Л итви н ов, В.M.ßçoâñêèõ, С.Э.Корниенко и Я.Я, Ланг (56) Патент Ф PC М 2624039, кл. Н 03 Н 3/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР гв 1545914, кл. Н 03 Н 3/00, 1987.

Петров А.Н. и Шматченко B.Ô. Паласовые электромеханические фильтры радиочастот. — М.: Энергия, 1961, с. 107. (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ МЕХАНИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ НА РЕЗОНАНСНУЮ

ЧАСТОТУ (57) Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для использования при изготовлении электромеханических .

Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для использования при изготовлении электромеханических фильтров.

Цель изобретения — повышение точно, сти настройки резонаторов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства. для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — цилиндрический резонатор, вид спереди; на фиг. 3— структурная схема устройства для настройки частоты механического резонатора.

„„5U „, 1826124 А1 фильтров. Использование изобретения позволяет повысить точность настройки резонаторов, Сущность изобретения . способ заключается в там, что возбуждают механический резонатор путем воздействия на него электромагнитным полем, измеряют резонансную частоту механического резонатора, сравнивают ее с заданным значением и изменяют резонансную частоту механического резонатора до достижения заданного значения путем воздействия лазерным излучением на участок боковой грани механического резонатора по окружностям, равноудаленным от плоскости симметрии, ортогональной его осевой линии. При необходимости уменьшения резонансной частоты воздействуют лазерным излучением на участок в центральной области боковой грани механического резонатора протяженностью 0.7 его длины. При этом поверхностный слой нагревают в интервале от 0,6 температуры плавления материала резонатора до температуры его плавления, 3 ил, Устройство, на котором реализован заявленный способ, состоит из последовательно соединенных магнитастрикцианнаго датчика

1, измерителя 2 частоты резонатора, вычислительного устройства 3, лазера 4 с фокусирующим устройством, соединенных последовательна устройства 5 вращения резонатора и устройства 6 фиксации и перемещения резонатора, выход котарага соединен с вторым входом вычислительного устройства

3, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами устройства 5 вращения резонатора и устройства б фикса1826124 ции и перемещ8ния p83QHBTGp8 (фиг. 1 и 3).

МагнитострикциОнный датчик 1 предназначен для ВОЗбужд8ния и измерения Kpутильных колебаний резонатора и представляет собой устройство, выполненное аналогично магнитострикционному преобразователю, Способ для настройки резонатора за ключается В следующем.

Р83Онатор 7 (фиг, ") c помощь1О магнитострикционного датчика 1 приводят н возбужденное состояние (совпадение нынужденнои и собс венной частот колебаний резонатора 7) бесконтактно и непрерывно. Возбужденн и (колеблющийся) резонатор 7 непрерывно вращают вокруг

8ro оси с помощью устройства 5 вращения резонатора (фиг. 1 и 3), воздействие которого всегда должно осуществляться н центре боковой поверхности резонатора (чтобы это соприкосновение минимально влияло на собственную частоту резонатора при его настройке), При этом производят воздействие на боковую поверхность резонатора сфокусированным лазерным излучением, исходящим от лазера 4. Энергия излучения лазера, обеспечивающая нагрев поверхностного слоя в интервале от 0,6 температуры плавления материала резонатора да температуры его плавления, выбирается в зависимости от геометрии (массы) резонатора, При этом верхний предел энергии otраничен появлением кратеров, которые приводят к увеличению нестабильности воздействия лазерного излучения на собственную частоту резонатора. При заполнении зонами обработки двух окружностей боковой поверхности резонатора 7, равноуда, ленных от плоскости симметрии, ортогональной осевой линии резонатора, в случае необходимости заполняют зонами обработки последующие окружности боковой поверхности резонатора 7 путем перемещения резонатора 7 по направлению его

Оси с помОЩью устройства 6 фиксации и перемещения. Расстояние между зонами обработки на одной окружности боковой поверхности и между окружностями боковой поверхности резонатора должно быть таким, чтобы исключался нахлест зон обработки. Причем количество зон обработки на симметричных окружностях должно быть равным, Величина и количество перемещений резонатора зависит от расстройки резонатора. При необходимости уменьшения частоты резонатора воздействуют лазером

4 на участок в центральной области боконой грани резонатора протяженностью 0,7 его длины (фиг, 2, участок в-в- с-с). Воздействие лазером на участки протяженностью 0,12 его длины в его периферийных областях, отстоящие от его торцевых граней на расстояние 0,03 его длины (фиг. 2, участки а-а— в-в и с — с — о-о), не приводит к изменению резонансной частоты резонатора, так как

5 лазерное излучения не вызывает удаления части массы резонатора, В качестве механического резонатора был использован цилиндрический резонатор„работающий в режиме крутипьных ко10 лебаний с собственной частотой 88122 Гц, диаметр и длина которого соответственно равны 5,5 х 10 м и 17,0 х 10 м. Настройку производили на заданную частоту 88000 +

+ 2 Гц за четыре этапа. На первом этапе

15 координаты обеих боковых окружностей были равны 0,5 х 10 м от оси симметрии и при нанесении на каждую из них по 10 зон обработки собственная частота резонатора уменьшилась на 40 Гц и составила 88082 Гц, На втором этапе координаты обеих окружностей на боковой поверхности были равны .

1,5 х 10 м от оси симметрии резонатора и при нанесении на каждую из них по 10 зон обработки собственная частота резонатора

25 уменьшилась на 32 Гц и составила 88050 Гц.

На третьем этапе координаты окружностей на боковой поверхности были равны 2,5 х х10 м от оси симметрии резонатора и при нанесении на каждую из них по 10 зон об30 работки собственная частота резонатора уменьшилась на 28 Гц и составила 88022 Гц, На четвертом этапе координаты окружностей на боковой поверхности были равны

3,5 х 10 м от оси симметрии резонатора и при нанесении на каждую из них по 10 кратеров собственная частота уменьшилась на

22 Гц и составила 88000 Гц. На этом этапе дальнейшая настройка резонатора прекратилась, так как собственная частота резона40 тора находится в допуске заданной частоты (88000 2 Гц), Настройку производили лазерной установкой "Квант-15" с частотой следования импульсов 10 Гц, Причем энергия лазерного

45 импульса была равна 2,7 Дж, длительность лазерного импульса 4 х 10 с, диаметр зоны обработки 1,75 х 10 м, максимальная глубина разупрочненной зоны составила 0.1 х х10 м. Оптическая ось лазера направля50 лась по нормали к боковой поверхности резонатора 7, который вращали с постоянной угловой скоростью, равной 1 об/с. Собственную частоту резонагора измеряли магнитострикционным датчиком 1.

55 Измеренная частота поступала в вычислительное устройство (ВУМС "Электроника60"), в зависимости от величины расстройки

БУМС "Электроника-60" по разработанному алгоритму рассчитывала координаты бо182612ч ковых окружностей и число зон обработки, которые необходимо нанести на расчетные .окружности боковой поверхности. По результатам расчетов ВУМС "Электроника60" формировала сигналы на устройства 5 и

6 вращения, фиксации и перемещения, а также лазер "Квант-15". В результате полученных сигналов устройство 5 вращения резонатора осуществляло его вращение, устройство 6 фиксации и перемещения устанавливало резонатор 7 в расчетное положение, а лазер "Квант-15" выдавал расчетное число импульсов.

Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения, по сравнению с прототипом, заключается в повышении качества настройки резонатора (выхода годных резонаторов) за счет воздействия на вращаемый и перемещаемый резонатор отдельных лазерных импульсов, которые обеспечивают прогрев зоны обработки в интервале от 0.6 температуры плавления материала резонатора до температуры его плавления. Точность настройки механического резонатора повы шается в два раза. Использование данного способа также позволит сохранить геометрическую форму и размеры резонатора, что крайне важно при сборке резонаторов в колебательнуюю систему.

Формула изобретения

Способ настройки механических, реэо5 наторов на резонансную частоту. заключающийся в том, что возбуждают механический резонатор электромагнитным полем, затем измеряют резонансную частоту механического резонатора, сравнивают ее с задан10 ным значением и изменяют резонансную частоту до достижения заданного значения воздействием лазерного излучения на участок боковой грани механического резонатора по окружностям, равноудаленным от

15 плоскости симметрии, ортогональной его осевой линии, при этом для уменьшения резонансной частоты лазерным излучением воздействуют на участок в центральной области боковой грани механического резона20 тора протяженностью 0,7 его длины, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности настройки, лазерное излучение формируют отдельными импульсами, поверхностный слой нагревают в интервале от

25 О,б температуры его плавления материала резонатора до температуры его плавления и возбуждают механический резонатор непрерывно.

1826124

Составитель В.Гончэрев

Техред M,Моргентал Корректор M.Ñàìáoðñêàÿ

Редактор

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

Заказ 2322 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035„Москва Ж-35 Ра шская наб. 4/5