Преобразователь механических деформа-ций ha поверхностных акустическихволнах

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>823893

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

l (22) Заявлено 090779 (21) 2790420/18-28 (51)М Е„З

6 01 Н 5/00 //. H 04 R 17/00 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Государственный. комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2304.81, Бюллетень № 15

Д 534.022.

° 094(088,8}

Дата опубликования описания 2304.81 (72) Авторы изобретения

Ю.A,Àñìîëîâ@ñèé и А,.Í.Рождественский (71) Заявитель

Омский политехнический институт (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИИ

HA ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Изобретение относится к виброакустической технике измерений и может быть использовано для измерения механических деформаций, параметров меканических колебаний и температуры в машиностроении и авиацконной технике.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь механических де- 1О формаций на поверхностных акустических волнах, содержащий пъезопластину, на поверхности которой размещены параллельно друг другу три встречно-штыревые преобразователя, два из которых являются возбуждающими, соединены параллельно и предназначены для подключения к генератору, а третий - приемный (1).

Недостатком укаэанного устройства является сравнительно низкая точность вследствие недостаточной чувствительности преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности измерения переменных механических деформаций.

Поставленная цель достигается тем,что в преобразователе механических деформаций на поверхностных акустических волнах приемный преобразователь выполнен из двух равных частей сдвинутых относительно друг друга на половину длины поверхностной акустической волны, имеющих аперту >ы, равные половине апертуры воэбуждакщих преобразователей, и расположен между возбуждающими преобразователями, расстояние между центрами . которых кратно целому числу длин поверхностных акустических волн.

На фиг. 1 изображен преобразователь механических деформаций на поверхностных акустических волнах, вид сверху; на фиг. 2 — интерференционная картина при сложении двух бегущих поверхностных волн и расположение электродов приемного встречно-штыреного преобразователя.

Преобразователь механических деформаций на поверхностных акустических волнах содержит пьеэопластину

1, на поверхности которой размещены параллельно друг другу три встречноштыревые преобразователя 2, .3 и 4, второй и третий из которых, .являющиеся возбуждающими, соединены параллельно и предназначены для подключения к генератору, а третий приемный преобразователь 4 выполнен иэ двух равных частей, сдвинутых относительно друг друга на половину дли823893 ны поверхностной акустически волны,. имеющих апертуры возбуждающих преобразователей 2 и 3, и расположен между возбуждающими преобразователями, расстояние между центрами которых кратно целому числу длин поверхностных акустических волн.

Преобразователь выполнен методом фотолитографии на полированной поверхности пьеэопластины 1. Для уменьшения паразитной емкостной связи меж-1О ду возбуждающими 2 и 3 и приемным преобразователем 4 их электрическое соединение осуществляется на пьезопластинке, а общий провод для двух половин приемного преобразователя 4 подключен к общему проводу возбуждаю- 15 щих преобразователей 2 и 3 и имеет

Н-образную форму. Расстояние между центрами возбуждающих преобразователей 2 и 3 выполняется кратным целому числу длин волн. центр приемного пре- эО образователя 4 отстоит от центров возбуждающих встречно-штыревых преобразователей на одинаковом расстоянии. Электроды одной из половин приемного преобразователя, например 4а, 25 к общей шине (на чертеже не показан) которых подключен соединительный вывод 5, сдвинуты относительно электродов другой половины приемного преобразователя 46, к общей шине (на чертеже не показ ан ) которых подключен соединительный вывод б на половину длины волны. Электроды приемного преобразователя 4, соединенные общей шиной с электродами возбуждающих преобразователей 2 и 3, также сдвинуты относительно друг друга на половину длины волны. К измерительной схеме возбуждающие преобразователи

2 и 3 подключаются с помощью выводов

7 и 8, а приемный преобразователь с помощью выводов 5 и б.

Работа преобразователя механических деформаций на поверхностных акустических волнах иллюстрируется на фиг. 2, где по оси У отложена амплитуда волнового процесса при интерференции двух синфазных поверхностных акустических волн в функции от волнового числа k, m . .е, А (k), а по оси Х вЂ” текущая координата волнового процесса. Возбужденная встречноштыревыми преобразователями 2 и 3 поверхностная акустическая волна распространяется по поверхности пьезопластины 1. При расстоянии между возбуждающими преобразователями 2 и

3 кратном целому числу длин волн и равенстве амплитуд бегущих волн

A4(k)-AAz(k)-A(k) вдоль поверхности пьезопластины 1 происходит сложение бегущих поверхностных волн, 60

U Ck р х) =А (k) cos (tt>t+kL)+А2 (k) со5 (u> t-k1 ) =2А(k) сîsNt ° сîskL=2А(k) с о ь ий, (1) где N- круговая частота возбуждающего сигнала, с - время. 65

При деФормации пьезопластины происходит изменение расстояния между возбуждающими преобразователями

2и 3.

Огибающая сигналов с выходов приемного преобразоватеня 4 имеет вид

fg (дL) =2F (1+созда) (2а)

fg (д!.) =2F (1-cos дФ) i (26) где F A(k) m — амплитудное значение огибающей сигнала при aL=O, à m коэффициент, учитывающий преобразование амплитуды бегущей поверхностной волны в электрический сигнал, дЧ набег фазы вследствие деформации пьезопластины 1 на д L.

Выражения (2а ) и (26 ) показывают, что амплитуды огибающей сигналов, снимаемых с выводов 5 и б приемного преобразователя ч, зависят от величины деформации пьеэопластины 1. Размещению электродов одной из половин приемного встречно-штыревого преобразователя, например 4а, общая шина которых соединена с выводом 5 в зонах "пучностей", а электродов другой половины — 46, общая шина которых соединена с выводом б, в зонах "узлов", установившихся в результате интерференции возбужденных поверхностных волн соответствует минимальная разность продетектированных сигналов с выводов 5 и б, преобразователя механических деформаций при aL=O Дифференциальное включение приемного преобразователя 4 к измерительной схеме осуществляет подавление синфазных составляющих помехи.

Эффективность преобразователя ме-. ханических деформаций на поверхност- ных акустических волнах обусловлена тем, что вследствие увеличения базового размера преобразователя увеличивается его чувствительность, снижается аддитивная погрешность вследствие равенства амплитуд взаимодействующих акустических волн, а.также эа счет дифференциальной схемы включения приемного преобразователя; обеспечивается возможность измерения переменных механических и статических деформаций.

Формула изобретения

Преобразователь. механических деформаций на поверхностных акустических волнах, содержащий пьезопластину,, на поверхности которой .размещены параллельно друг другу три встречноштыревые преобразователя, два из которых являются возбуждающими, соединены параллельно и предназначены для подключения к генератору, а третийприемный, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения переменных механических деформаций, приемный преобразователь выполнен из двух равных частей, сдвинутых относительно друг друга на по4 овину длины поверхностной акустиче4823893

Фиг.1

Состав 4тель Л.атаман

Редактор Н.Кончицкая Техред T.Ìàòî÷êà Корректор Н.Бабинец

Заказ 2087/56 Тираж 484 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 кой волны, имеющих апертуры, равные полОвине апертуры возбуждающих преобразователей, и расположен между возбуждающими преобразователями, расстояние между центрами которых кратно целому числу длин поверхностных акустических волн.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Базаров В.Д. и др. Измерение малых затуханий и изменений скорости ультразвуковых поверхностных волн.Лкустический журнал. Т. ХХ I 1978, Р б, с. 814, фиг. 1.