Датчик на поверхностных акустических волнах

Союз Советскнк Соцналнстнчееннв Реслублнк(51)М. Кл. Н 03 Н 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Рязанский радиотехнический институт 54) ДАТЧИК НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ-ВОЛНО,==-,,. .; - е Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано как составная часть измерительных приборов для измерения давления, перемещения, деформации, теплового расширения тел путем преобразования изменения перечисленных параметров в соответствующее измене;ние времени запаздывания поверхностных акустических волн, которое может быть непосредственно измерено или преобразовано в свою очередь в частотный, фазовый или другой выходной сигнал. Известно устройство с переменныч коэффициентом передачи сигнала к нагрузке, содержащее подложку с входным и выходньи преобразователями акустических поверхностных волн, В устройстве предусмотрено средство для изгибания подложки, за счет чего изменяется фазовая скорость поверхностных волн и, следовательно, задержка выходного сигнала относительно входного 1 .Недостатком иэ вест ного устрой ства является малый рабочий диапазон изме. рений иэ-за ограниченного предела прочности материала подложки,Известен датчик на поверхностныхакустических волнах, содержащий диэлектрическую подложку с размещенными на ней пье эоэлек триче ск ими п реоб 5 разователями встречно-штыревого типа 2 .Недостатком известного да тч икаявляется невысокая точность и малыйрабочий диапазон измерений.10 Целью изобретения является повышение точности измерений и расширениерабочего диапазона,Данная цель достигается тем, что,в датчик на поверхностных акусти 15 ческих волнах, содержащий диэлектрическую подложку с размещенными наней пьезоэлектрическими преобразователями встречно- штыревого типа, введена подвижная пластина, выполненная20 иэ анизотропного материала и установленная над преобразователями параллельно плоскости их расположенияНа чертеже представлено устройство, вид сверху,25 Датчик на поверхностных акустических волнах состоит из диэлектрической подложки 1 с нанесенными нанее встречно-штыревьми преобразователями 234,5 и подвижной лластиныЯ 6, Подвижная пластина 6 устанонле792539 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 9598/62 Тираж 995 Подписное илиал ППП Патент, г, Ужг Проектная,на на неподвижной оси над преобразователями 3 и 4 параллельно плоско.сти их расположения. Преобразователи 2,3,4,5 представляют собой слой7 и, 8 пьезоэлектрического вещества,выполненные на диэлектрической подложке 1, с нанесенной на них системой электродов. Датчик работает следующим образом.С помощью преобразователя 2 возбуждается поверхностная акустическая волна, которая распространяется вдоль поверхности пьезоэлектрического слоя 7 и достигает преобразователь 3, который возбуждает ПАВ на поверхности подвижной пластины, б, Преобразователь 4 принимает акустическую поверх.ностную волну от подВижной пластины и преобразует ее в ПАВ в пьезоэлектрическом слое 8, Эта волна распространяется вдоль поверхности пьезоэлектрического слоя 8, достигает преобразователь 5 и преобразуется в электрический сигнал. Возбуждение и прием ПАВ в подвижной пластине б осуществляется контактньи образом или через воздушный зазор, размер которого определяется длиной волны поверхностных волн. Например, для частоты 15 м 1 ц длина ПАВ пьеэокварца составляет примерно 200 мкм. С уменьшением зазора эффективность преобразования экспоненциально возрастает, поэтому нижнюю поверхность пластины следует обработать по 12-14 классу чистоты с целью уменьшения высоты неровностей.Для некоторого среднего значения измеряемого параметра задается определенное угловое положение подвижной пластины. В этом случае ПАВ распространяется по траектории и имеет определенную фазовую скорость, соответствующую направлению траектории,Величина фазовой скорости в пластинеопределяет время задержки сигнала.При изменении измеряемого параметраугловое положение пластины изменяется, то есть пластина поворачивается на некоторый угол. При изменениитраектории распространения. ПАВ фазовая скорость в зависимости от направления поворота и выбранного начального положения увеличивается илиуменьшается на значительную величину,что приводит к изменению времени задержки.Для обеспечения температурнойстабильности необходимо выбирать ма териал диэлектрика с малым температурным коэффициентом расширения, аматериал пьезоэлектрика и подвижнойпластины с противоположным по знаку температурным коэффициентом фазо- Я вой скорости ПАВ. Датчик на поверхностных акустичесЯ ких волнах, содержащий диэлект,эическую подложку с размещенными на нейпьезоэлектрическими преобразователями встречно-штыревого типа, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюЗО повышения точности измерений и расширения рабочего диапазона, в датчиквведена подвижная пластина, выполненная из анизотропного материала и установленная над преобразователямипараллельно плоскости их расположения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3888115,кл.73-88.5,1975.2. Патент США Р 3978731, кл.73-407,40 1976.