Датчик угловых перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЕНИ ЕЛЬСТВУ СУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕ(54) ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения углового положения в системах сбольшим диапазоном изменения угла и может быть использовано для передачи информации в системах дистанционного управления и командных устройствах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика и повышение его надеж 80124448(59 4 6 О В 21/22 ности за счет увеличения диапазона измеряемого угла поворота, повышения отношения сигнал/шум и возможности использования частотных методов выделения сигнала. Датчик угловых перемещений содержит постоянный магнит, размещенную в поле магнита ферромагнитную пленку из магнитострикционного материала с осью анизотропии типа легкая плоскость с формированными на ней полосовыми доменными структурами, установленную с возможностью вращения вокруг оси вдоль силовых линий поля постоянного магнита на угол 360, два встречно-штыревых преобразователя в виде пьезоэлектрической пленки, нанесенные на поверхность ферромагнитной пленки, один из которых подключен к блоку измерения, а второй - к источнику вы-сокочастотного сигнала. 2 ил.1Изобретение относится к измерительнойтехнике и предназначено для измеренияуглового положения в системах с большимдиапазоном изменения угла и может бытьиспользовано для передачи информации всистемах дистанционного управления и командных устройствах.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика и повышение его надежности путем увеличения диапазона измеряемого угла поворота, повышения отношения сигнал/шум и возможностииспользования частотных методов выделениясигнала,На фиг. 1 схематически представлен датчик угловых перемещений; на фиг. 2блок-схема датчика.Датчик угловых перемещений содержитпостоянный магнит 1, ферромагнитную маги итострикционную пленку 2 с доменнойструктурой, закрепленную с возможностьювращения вокруг оси 3 вдоль силовыхлиний поля постоянного магнита. На поверхности пленки нанесены два встречно-штыревых преобразователя 4 и 5, подключенныек источнику 6 высокочастотного сигналаи блоку 7 измерения. Источник 6 и блок 7электрически подключены к блоку 8 сравнения.Датчик работает следующим образом,В магнитострикционной ферромагнитнойпленке 2 под действием однородного магнитного поля, создаваемого магнитом 1, происходит перераспределение магнитных моментов доменов, в результате образуются полосовые доменные структуры. При этом элементарные магнитные моменты выстроены внаправлении силовых линий внешнего магнитного поля. Во встречно-штыревом преобразователе 4, работающем на основе пьезоэлектрического эффекта, под действием переменного электрического тока высокой частоты возбуждается направленная поверхностная акустическая волна. Энергия волныэкспоненциально затухает вглубь материалаи поэтому локализуется в слое ферромагнитной пленки 2.Под действием направленных упругихакустических волн вследствие эффекта магнитной упругости в ферромагнитной пленкевозникают направленные механические напряжения, что приводит к изменению намагниченности материала. Изменение намагниченности, вследствие эффекта магнитострикции приводит к возникновению механических деформаций и напряжений в ферромагнитной пластине. В результате возникают кристаллические дефекты, на которых происходят потери на распространение опорной акустической волны. Приповороте ферромагнитной пленки 2 сполосовыми доменами относительно силовых линий поля постоянного магнита 1 происходит вращение доменных границ относительно направленной опорной акустичес соответствует положению датчика, показанному на фиг. 1. При повороте ферро. магнитной пластины на угол 90 полосовые домены выстраиваются вдоль направ. ления распространения возбуждаемых акустических волн. При этом направление продольных механических деформаций совпадает с направлением магнитных доменов, что приводит к резкому усилению магнитоупорного взаимодействия в ферромагнитной пластине и, как следствие, к резкому изменению намагниченности материала, это, в свою очередь, обусловливает значительные механические деформации и напряжения. На возникающих кристаллических дефектах происходит затухание опорной акустической волны, потери на ее распространение максимальные и составляют 65 дБ.Приемником излучения упругой акустической волны служит второй встречно-штыревой преобразователь 5, который преобразует энергию волны в пропорциональное ей напряжение, которое регистрируется блоком 7 измерения. Напряжение с блоков 6 и 7 поступает на блок 8 сравнения, который выдает разностный сигнал.Таким образом, меняя ориентацию полосовых доменных структур относительно направленной акустической волны, меняются суммарные потери на распространение упругих ультразвуковых волн, Зависимость суммарных потерь от угла поворота полосовой доменной структуры имеет резко выраженный экстремальный характер и изменяется по линейному закону.Такая зависимость потерь на распространение акустической волны от угла поворота доменной структуры позволяет измерять угловое положение в интервале 0360 с большой точностью. Разрешающая способность устройства составляла 0,01 град. Использование селективного блока измерения электрического напряжения и блока сравнения позволит резко повысить отношение полезного сигнала к шуму, и оно составляет 250, что значительно повышает надежность измерений.Направленная упругая акустическая волна возбуждается во встречно-штыревом преобразователе, представляющем собой пьезоэлектрическую пленку из сернистого кадмия, нанесенную на ферромагнитную пластину способом ионно-плазменного распыления с однороднымперекрытием штырей, и 1 О 15 20 25 30 35 4 О 45 5 О 55 кой волны в диапазоне углов от 0 до 360. При ориентации доменной границы перпендикулярно линии распространения акустической волны (продольное направление) возникают продольные механические напряжения, что приводит к слабому изменению магнитных доменов и, следовательно, к незначительным механическим деформациям материала. В этом случае суммарные потерии распространение опорной акустической волны минимальные и составляют 10 дБ. Это1244487 формула изобретения г витель И. Кесоянед И. Верес Корректор Т Колж 670 Подписноестве нного комитета СССРобретений и открытий- 35, Раушская наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Соста Техр ТираГосудар ела м из сква, Ж Патент Редактор Л. Пчелинская Заказ 3905/43 ВНИИП по 113035, М Филиал ППП3работающем в согласованной передающей системе.В качестве информационного носителя используют ферромагнитную (Ре%) магнитострикционную пленку с полосовой доменной структурой с осью анизотропии типа легкая плоскость. Датчик угловых перемещений, содержащий постоянный магнит, размещенную в его поле ферромагнитную пленку с доменной структурой, установленную с возможностью вращения на оси, источник питания и блок измерения,.отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика и повышения его надежности, он снабжен нанесенными на поверхности пленки двумя встречно-штыревыми преобразователями, представляющими собой пьезоэлектрическую пленку, один из которых подключен к блоку измерения, источником высокочастотного сигнала, подключенным к второму встречно-штыревому преобразователю, и блоком сравнения, к которому подключены блок измерения и источник высокочастотного сигнала, а ферромагнитная пленка выполнена из магнитострикционного материала с осью анизотропии типа легкая плоскость с формированными в ней полосовыми доменными структурами и установлена с возможностью вращения вокруг оси вдоль силовых 15 линий поля постоянного магнита на угол360.