Двухкоординатное сканирующее устройство

 

О П И С А Н И Е (ii)688889

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 04.05,78 (21) 2614102/)8-25 ЩГ4/ А .2 + / у с присоединением заявки № (23) П

Приоритет (53) УДК 635.8 (088.8) по делам изобрегеиий (43) Опубликовано 30.09.79, Бюллетень № 36 и открытий (45) Дата опубликования описания 30.09.79 (72) Авторы изобретения

P. Ю. Бансевичюс, А. В. Бусилас, В. И. Алексеенко, К. М. Рагульскис и М. А. Рытов

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) ДВУХКООРДИНАТНОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области приборостроения и может быть применено в лазерной локации, связи, радионавигации и др.

Известны сканирующие устройства, в которых требуемое движение выходного элемента обеспечивается пьезоэлектрическими элементами, реагирующими на электрический сигнал (1).

Из известных устройств наиболее близким к изобретению по технической сущности является двухкоординатное сканирующее устройство, содержащее зеркало и два пьезоэлектрических двигателя, выполненных в виде столбиков из пьезокерамических дисков (2).

Недостатком устройства является низкая точность сканирования, обусловленная большим гистерезисом.

Целью изобретения является повышение точности сканирования.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство дополнительно введены пассивные накладки, установленные на обоих концах столбиков, и генератор электрических колебаний с частотой, равной второй резонансной частоте колебаний системы столбика с накладками, причем каждый из столбиков разделен на две части, к меньшей из которых подключен генератор электрических колебаний.

На фиг. 1 изображено предлагаемое сканирующее устройство в разрезе по вертика5 ли; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг.

3 — гистерезисные кривые (петли гистерезиса).

Двухкоординатное сканирующее устрой10 ство содержит зеркало 1, смонтированное с упругим натягом при помощи двух пружин 2 в корпусе 3 на подвижных опорах 4 и неподвижных опорах 5 и два пьезоэлектрических столбика 6 из набора пьезокера15 мических преобразователей в виде дисков.

На концах столбиков 6 установлены пассивные накладки 7. Между столбиками 6 и пассивными накладками 7 установлены опорные элементы 8 для крепления столби20 ков 6 к корпусу 3 и опорные элементы 9 для передачи движения зеркалу 1. Пьезоэлектрические столбики 6 электрически разделены на две части, электроды 10 большей части столбика 6 служат для подключения

25 управляющего напряжения, а электроды 11 меньшей части столбика 6 — для подключения генератора электрических колебаний.

Для подключения управляющего напряжения и генератора электр веских колебаний

З0 к столбикам 6 на корпусе 3 установлен

688889

3 разъем 12. Корпус 3 закрывается крышкой

13.

Предлагаемое сканирующее устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего напряжения на электроды 10 большей части столбика

6, столбик изменяет свою длину на величину 6z, что соответствует повороту зеркала 1 на угол а. При этом на электроды 11 меньшей части столбика 6 подаются электрические колебания генератора, частота которых равна второй резонансной частоте упругой системы столбика 6 с накладками 7.

Столбик 6 с накладками 7 совершает lб продольные резонансные колебания с частотой, равной второй частоте системы столбика й-с накладками 7. По длине столбиков 6 с накладками 7 устанавливается полная волна колебаний с двумя узловыми 20 точками, которые совпадают с концами столбиков 6 и в которых осуществляется крепление опорных элементов.

Колебания в столбике 6 способствуют уменьшению трения в разных сопряжениях, 25 а также стабилизируют контактные деформации в зоне между поверхностями пьезоэлектрических преобразователей-дисков.

Это приводит к уменьшению потерь при отработке управляющих импульсов и увели- 30 чению точности воспроизведения дискретных положений зеркала 1 сканирующего устройства, т. е. уменьшению площади петли гистерезиса (в диаграмме перемещение — угол наклона — управляющее на- Зд пряжение, подаваемое на столбики).

На фиг. 3 гистерезисная кривая а изображает зависимость перемещения (угла наклона) зеркала 1 от управляющего напряжения, а кривая б — зависимость перемещения (угла наклона) от управляющего напряжения при подаче на столбик 6 электрических колебаний, частота которых равна второй резонансной частоте продольных колебаний упругой системы столбика 6 с накладками 7.

Как показали экспериментальные исследования, погрешность сканирования в предлагаемом устройстве удается уменьшить приблизительно в 4 раза.

Формула изобретения

Двухкоординатное сканирующее устройство, содержащее зеркало и два пьезоэлектрических двигателя, выполненных в виде столбиков из пьезокерамических дисков, отличающееся тем, что, с целью повышения точности сканирования, в него дополнительно введены пассивные накладки, установленные на обоих концах столбиков, и генератор электрических колебаний с частотой, равной второй резонансной частоте колебаний системы столбика с накладками, причем каждый из столбиков разделен на две части, к меньшей из которых подключен генератор электрических колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 2981566, кл, 350 — 285, опубл. 1976.

2. Патент США № 3902788, кл. 350 вЂ, опубл. 1975 (прототип).

688889

77 7

Риз. 1

Pun..7

Д7иг, Z

Составитель А. Субочев

Техред Н. Строганова

Корректор Л. Орлова

Редактор H. Коляда

Заказ 2101/17 Изд. ¹ 549 Тираж 591 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2