Способ измерения деформации чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах


 


Владельцы патента RU 2487326:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" (RU)

Способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ относится к области измерительной техники и может быть использован в приборостроении и машиностроении для измерения деформации. Способ состоит в излучении считывателем запросного радиосигнала, преобразовании встречно-штыревым преобразователем чувствительного элемента на ПАВ запросного радиосигнала в поверхностную акустическую волну, изменении топологией чувствительного элемента на ПАВ фазовой, частотной и амплитудной структуры этой поверхностной акустической волны, обратного преобразования поверхностной акустической волны в переизлученный радиосигнал, приема считывателем переизлученного радиосигнала. При этом вычисляется отношение амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала. Оценку деформации получают по градуировочной характеристике отношения амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала в зависимости от величины деформации чувствительного элемента на ПАВ. Технический результат - повышение точности измерения деформации, за счет использования информации о втором отражении в топологии чувствительного элемента на ПАВ. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения деформации.

Известен способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ, основанный на измерении времени задержки. Чувствительный элемент деформации, представляющий собой линию задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ) (Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp. Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004), состоит из двух встречно-штыревых преобразователей (ВШП), расположенных на пьезоплате напротив друг друга. В качестве информационного сигнала используется время задержки однократно отраженного сигнала.

Недостатком этих чувствительных элементов деформации - линий задержки на ПАВ является низкая чувствительность и точность.

Известен способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ, основанный на измерении резонансной частоты резонатора на ПАВ. Чувствительный элемент деформации представляет собой одновходовый резонатор (Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах. М.: Мир, 1990, 584 с.), состоящий из ВШП структуры и расположенных по обе стороны от ВШП металлизированных штыревых отражающих структур. В качестве информационного сигнала используется собственная (резонансная частота резонатора).

Недостатком этих резонаторов, применительно к измерению деформаций, является малая девиация частоты и, как следствие, низкая чувствительность и точность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ, основанный на измерении времени задержки сигнала, прошедшего через согласованный фильтр. Чувствительный элемент деформации представляет собой дисперсионную линию задержки (Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp.Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004), состоящую из ВШП и расположенных на пьезоплате с одной стороны от ВШП отражающих структур в виде системы канавок с переменным периодом, образующих дисперсионную структуру. В качестве информационного сигнала используется время задержки однократно отраженного сигнала. По сравнению с резонаторами и линиями задержки чувствительный элемент деформации с дисперсионными структурами имеет большую чувствительность.

Недостатком этого способа измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ также является малая девиация информационного сигнала и, как следствие, низкая чувствительность и точность.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании для измерения деформаций известного способа измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ - дисперсионной линии задержки - прототипа, является следующий его недостаток: отсутствие информации о втором отражении от отражающих структур чувствительного элемента на ПАВ.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения деформации.

Технический результат достигается тем, что предлагается способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ, состоящий в излучении считывателем запросного радиосигнала, преобразовании встречно-штыревым преобразователем чувствительного элемента на ПАВ запросного радиосигнала в поверхностную акустическую волну, изменении топологией чувствительного элемента на ПАВ фазовой, частотной и амплитудной структуры этой поверхностной акустической волны, обратного преобразования поверхностной акустической волны в переизлученный радиосигнал, приема считывателем переизлученного радиосигнала, вычислении отношения амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала и получении оценки деформации по градуировочной характеристике отношения амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала в зависимости от величины деформации чувствительного элемента на ПАВ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

на фиг.1 приведена структура переизлученного чувствительным элементом на ПАВ запросного сигнала и принятого считывателем.

На чувствительный элемент на ПАВ подается запросный сигнал 1. Переизлученный сигнал состоит из сигналов первого отражения 2, с амплитутой А1 и сигнала второго отражения 3 с амплитудой А2.

Способ и устройство на его основе работает следующим образом.

При измерении деформации считыватель излучает запросный сигнал 1. Запросный сигнал 1 поступает на чувствительный элемент деформации на ПАВ с отражающими структурами и преобразуется ВШП в поверхностную акустическую волну, которая распространяется в направлении отражающих структур и отражается от них.

При деформации чувствительного элемента на ПАВ изменяется геометрический размер штырей (электродов) ВШП, расстояния между электродами, ширина и период следования канавок отражающих структур. В соответствии с изменением геометрических размеров изменяется фазовая, частотная и амплитудная структура этой поверхностной акустической волны, что приводит к изменению амплитуд А1 и А2.

Дойдя до отражающих структур, ПАВ отражается, возвращается на ВШП, переизлучается и принимается считывателем.

Переизлученный сигнал состоит из сигналов первого отражения 2, с амплитутой А1 и сигнала второго отражения 3 с амплитудой А2.

Для оценки деформации чувствительного элемента на ПАВ вычисляется отношение амплитуд А1 и А2.

Оценку деформации получают по градуировочной характеристике отношения амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала в зависимости от величины деформации чувствительного элемента на ПАВ.

Таким образом, предложенный способ измерения деформации чувствительного элемента на ПАВ является высокоточным способом для измерения деформации.

Библиографические данные

1. Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах. М.: Мир, 1990, 584 с.

2. Wireless passive SAW identification marks and sensors. L. Reindl, 2-nd Int. Symp.Acoustic wave devices for future mobile communicstion systems, Chiba univ., 2004 - прототип.

Способ измерения деформации чувствительного элемента на поверхностных акустических волнах, состоящий в излучении считывателем запросного радиосигнала, преобразовании встречно штыревым преобразователем чувствительного элемента на ПАВ запросного радиосигнала в поверхностную акустическую волну, изменении топологией чувствительного элемента на ПАВ фазовой, частотной и амплитудной структур этой поверхностной акустической волны, обратного преобразования поверхностной акустической волны в переизлученный радиосигнал, приема считывателем переизлученного радиосигнала, отличающийся тем, что вычисляется отношение амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала и оценку деформации получают по градуировочной характеристике отношения амплитуд огибающих первого и второго отражений в топологии чувствительного элемента на ПАВ на основе измерений принятого считывателем переизлученного радиосигнала в зависимости от величины деформации чувствительного элемента на ПАВ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения линейных статических и динамических сил и вызванных ими перемещений. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения механических напряжений. .

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения линейных статических и динамических сил и вызванных ими перемещений. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения деформации. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения физических величин. .

Изобретение относится к электрическим измерительным устройствам, предназначенным для измерения колебаний в широком диапазоне частот колебаний в различных средах.

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения динамических сил. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации нагрузок, в частности крутящего момента, изгибающего момента и осевого усилия, на вращающихся деталях, таких как валы, шпиндели или цапфы.

Изобретение относится к средствам защиты водителя и пассажиров автомобильного транспорта при авариях, а именно к пороговым устройствам системы пассивной безопасности при боковых столкновениях автомобиля для задействования средства пассивной безопасности.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения остаточных технологических напряжений в образцах, вырезанных из исследуемой детали. Устройство содержит основание со стойкой, травильную ванну, датчики деформации и толщины образца, присоединенное к стойке приспособление для крепления образца и датчиков деформации и толщины образца, при этом датчики соединены с системой обработки информации, датчик толщины включает два рычага, охватывающие концами образец по толщине. Приспособление для крепления образца и датчиков выполнено в виде вертикальной рамки, присоединенной к стойке двумя подвижными консолями. В нижней части рамки установлен зажим для консольного крепления исследуемого образца в вертикальном положении, датчик деформации состоит из удлинителя, выполненного с возможностью закрепления на верхнем конце образца в вертикальном положении, и цифрового индикатора. На верхнем конце удлинителя прикреплена пружинка, вторым концом соединенная с цифровым индикатором, датчик толщины образца снабжен цифровым индикатором. Рычаги датчика толщины выполнены длинными, установлены вертикально, шарнирно закреплены на рамке, на верхнем конце одного из рычагов закреплен цифровой индикатор, контактирующий измерительным наконечником с другим рычагом, нижние плечи рычагов соединены пружинкой. Технический результат - повышение точности определения остаточных напряжений в поверхностных слоях детали, упрощение конструкции устройства, снижение воздействия агрессивных испарений реактива на элементы датчиков. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности (машиностроение, химической, горнодобывающей и др.) для дистанционной индикации и регистрации механических усилий, в частности для диагностики и мониторинга напряженно-деформированного состояния массива горных пород в окрестностях капитальных, очистных и подготовительных горных выработок, целиков, а также при техносферных и природных чрезвычайных ситуациях. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, повышение чувствительности и помехозащищенности. Пьезоэлектрический преобразователь силы содержит два пьезоэлемента прямого действия с полюсами последовательного направления, силовводящий блок, электроды, включенные в электрическую схему, и индикаторное устройство в виде прозрачного корпуса с размещенным в нем конденсатором с электропроводной частицей между его обкладками и оптические световоды для дискретной дистанционной передачи информации. 2 ил.
Наверх