[go: up one dir, main page]

CN1910765A - 用于确定可替换元件以及波浪发动机的位置的方法 - Google Patents

用于确定可替换元件以及波浪发动机的位置的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1910765A
CN1910765A CNA2005800029526A CN200580002952A CN1910765A CN 1910765 A CN1910765 A CN 1910765A CN A2005800029526 A CNA2005800029526 A CN A2005800029526A CN 200580002952 A CN200580002952 A CN 200580002952A CN 1910765 A CN1910765 A CN 1910765A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transducer
stator
wave
transducers
waves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2005800029526A
Other languages
English (en)
Inventor
M·M·P·A·弗穆伦
F·G·P·皮特斯
M·D·利斯
P·J·菲恩斯特拉
P·C·布里德弗尔德
G·A·德本尼迪克蒂斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN1910765A publication Critical patent/CN1910765A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0095—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing combined linear and rotary motion, e.g. multi-direction positioners
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/062—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. for removing hysteresis
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/08—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

用于确定元件(3)的位置的方法，该元件(3)相对于定子(2)是可替换的。定子(2)包括至少一个换能器(4－7)。对所述换能器(4－7)施加电信号，由此在定子(2)的表面中产生波。所述波的至少一部分借助可替换元件(3)反射到换能器(4－7)。借助处理器，可替换元件(3)相对于定子(2)的位置根据反射波确定。

Description

用于确定可替换元件以及波浪发动机的位置的方法
本发明涉及用于确定相对于定子可替换的元件的位置，该定子包括至少一个换能器，电信号产生在该换能器上，从而产生在定子表面中传播的波。
本发明还涉及包括相对于定子可替换的元件的波浪发动机，该定子至少包括换能器，借助该换能器可以在定子表面中产生波。
在从美国专利US-B2 6,331,747得知的方法和波浪发动机中，波借助位于定子上的换能器产生在定子的表面中。可替换元件借助波放置在定子的表面上方。
已知方法和波浪发动机的缺点在于可替换元件相对于定子的位置是未知的。
确定可替换元件相对于定子的位置可以借助本身已知的外部传感器来进行，但是这些传感器的不利之处在于它们占用空间、相对昂贵并且形成必需另外安装的部件。
本发明的目的是提供用于以简单的方式确定可以放置在定子上方的元件的位置的方法。
利用根据本发明的方法，该目的的实现在于波的至少一部分通过可替换元件反射回换能器，可替换元件相对于定子的位置由处理器根据反射波来确定。
借助换能器在定子表面中产生的波以预先已知的速度传播经过定子表面。该波是声波，其速度是预先已知的并且取决于例如定子的材料和环境条件。波一到达可替换元件，该波就被完全或部分地反射回换能器。通过例如借助处理器测量换能器中的波的产生和被替换元件借助换能器反射的波的记录之间的时间，可以确定该元件的位置。发射和反射波来回地经过定子去往可替换元件的时间乘以波的速度等于致动器和可替换元件之间的距离的两倍。
借助根据本发明的方法，还可以借助通过换能器产生的波相对于定子替换元件。因此，换能器既用于替换元件又用于确定该元件的位置，而较高的谐波可用于确定位置。
根据本发明的方法的实施例，其特征在于，提供至少两个换能器，借助用于替换可替换元件的第一换能器产生波，以及借助用于确定可替换元件的位置的第二换能器产生波。
通过使用用于替换和确定位置的分离的换能器，每个换能器可以针对特定功能被优化，因此可以更精确地实现替换，并且可以以更高的分辨率确定位置。
根据本发明的方法的另一实施例，其特征在于，借助第一换能器产生的波的频率不同于借助第二换能器产生的波的频率。
由于不同的频率，被产生用于确定位置的波可以简单地区别于用于替换元件的波，因此可以更精确地确定元件的位置。
用于确定换能器的位置的波的频率优选高于用于替换可替换元件的频率，因为利用较高的频率可以以较高的分辨率来确定元件的位置。
根据本发明的方法的另一实施例，其特征在于，借助至少两个换能器，可以产生用于确定可替换元件的位置的波，这些波在定子表面中彼此横穿地传播。
借助以这种方式设置用于确定可替换元件的位置的换能器，可以确定在彼此横穿地延伸的各种方向中可替换元件的位置。
根据本发明的方法的另一实施例，其特征在于，可替换元件设置在至少两个换能器之间，位置借助两个换能器来确定。
这样，利用其来确定位置的分辨率较高。
本发明进一步的目的是提供波浪发动机，借助其可以简单地确定可以放置在定子上方的元件的位置。
在根据本发明的波浪发动机中，该目的被实现在于，在操作中，可替换元件相对于定子的位置可以由处理器根据通过该可替换元件反射的波来确定。
借助处理器和换能器，元件相对于定子的位置可以根据波产生和反射波的记录之间的时间以及根据预先已知的波速度来确定。
由于定子包括换能器，其还可以根据需要用于产生用于替换元件的波，因此波浪发动机相对紧凑。
此外，这种换能器可以与定子相对简单地集成，因此不需要另外的装配行为。
根据本发明的波浪发动机的另一实施例，其特征在于，提供至少两个换能器，第一换能器有助于产生用于可替换元件的替换的波，第二换能器有助于产生用于确定可替换元件的位置的波。
借助两个换能器，每个具有它自己的功能，可以精确地确定可替换元件的位置以及精确地替换该元件。
根据本发明的波浪发动机的另一实施例，其特征在于，用于确定可替换元件的位置的波可以借助至少两个换能器来产生，这些波在操作中在定子表面中彼此横穿地传播。
借助以这种方式设置的换能器，可以确定在彼此横穿地延伸的两个方向中的可替换元件的位置。
根据本发明的波浪发动机的另一实施例，其特征在于，可替换元件设置在至少两个换能器之间，其中可替换元件的位置可以借助两个换能器来确定。
通过这种配置，可替换元件的位置可以以较高的分辨率确定。
将参考附图进一步解释本发明，其中：
图1示出根据本发明的波浪发动机的第一实施例的透视图，
图2示出根据本发明的波浪发动机的第二实施例的透视图。
在图中，类似部件部分具有类似的参考数字。
图1示出波浪发动机1，其包括沿X和Y平面水平延伸的定子2和设置在定子2上的可替换元件3。定子2面向元件3的表面包括优选是具有位于定子2的表面两侧的电极对的压电材料的薄层，这些电极形成换能器4、5和6、7。换能器4、5、6、7是例如所谓的叉指式换能器(IDT)。每个换能器4、5、6、7电连接到发电机(未示出)。
电波信号vi＝voi sin(ωit+i)可以借助发电机产生在每个换能器4、5、6、7上，其中i是换能器的数目。借助换能器4、5、6、7产生的电波信号使得在定子2的表面中产生表面声波。
可替换元件3包括在面向定子2的侧上的球形接触面8，借助其可替换元件3处于定子2的表面上。
借助由换能器4、5、6、7产生的波11、12，放置球形接触面8，并由此放置元件。
借助换能器5、7产生的波9、10沿可替换元件3的方向传播经过定子2的上表面。波9、10一到达可替换元件3，这些波9、10就将分别被球形接触面8分别沿换能器5、7的方向完全或部分地反射。反射波13、14通过换能器5、7被记录作为电波信号。换能器5、7连接到处理器(未示出)，借助其记录在相关换能器5、7中的波9、10的产生和反射波13、14的记录之间的时间。
波9、10、11、12、13、14传播经过压电表面的速度尤其取决于材料和环境条件，例如压电材料的温度。
这种波速度是预先已知的。接着，处理器有助于根据时间和速度计算可替换元件3的位置。
由于元件的位置借助由换能器5和换能器7产生的波被同时确定，因此可以以相对较高的分辨率实现确定位置。
根据可替换元件3在定子2上的位置，至换能器4、6的电信号可以被驱动使得可替换元件3移动到所希望的位置。
借助换能器5、7产生的波9、10优选具有不同的、比借助换能器4、6产生的波11、12高的频率f。频率f越高，波长λ越小。由于换能器5、7产生具有相对较高的频率f的波，因此波9、10的波长λ相对较短，因此换能器5、7的尺寸可以相对较小并且在定子上需要少量表面积。此外，一方面波9、10、13、14以及另一方面波11、12之间的干涉，以及换能器5、7的波9、10、13、14和换能器4、6的波11、12之间的相对较大的频率差异将基本上不干扰替换和测量。另外，波9、10、13、14的高波频率的优势在于以高分辨率记录可替换元件3的替换。
图2示出根据本发明的波浪发动机21的第二实施例，除了两对换能器4、5；6、7之外，其还包括四个另外的换能器对22、23；24、25；26、27；28、29，其容纳在定子30上。对22、23和24、25沿Y方向彼此相反地设置。对26、27和28、29也沿Y方面彼此相反地设置。对22、23和26、27和24、25和28、29分别沿X方向并排设置。可替换元件31设置在换能器之间的定子30上。定子30以及设置在其上的换能器4-7、22-29形成用于设置在其上的可替换元件31的替换系统，其位于定子30的表面上的球形接触面32。在换能器4-7、22-29之间，元件31在定子表面30上方沿X和Y方向都是可替换的。
换能器连接到用于在换能器4、5、6、7、22、23、24、25、26、27、28、29上产生电波信号的发电机。
可以借助波11、12沿箭头X所示方向以及与该方向相反通过驱动换能器4、6替换元件31，而由于驱动换能器22、24、26、28，可以沿箭头Y所示方向以及与该方向相反借助波35、36、37、38替换元件31。此外，可以沿箭头Rz所示方向以及与该方向相反通过同时分别驱动换能器22、28和24、26旋转元件31。
采用与参考图1所述的那种相似的方式，可以借助换能器5、7、23、25、27和29来确定元件31在定子30的表面上的位置。
然后借助换能器5、7确定元件沿X方向的位置，并且借助换能器23、25、27、29确定元件沿Y方向和沿Rz方向的位置。
可替换地，可以使整个定子由压电材料制成。
还可以借助单个换能器既替换元件3又确定元件的位置。替换元件所借助的波将被该元件完全或部分地反射。
还可以仅利用单个或单对换能器来既替换元件又确定元件的位置。
还可以利用其它替换系统来替换元件。
为了获得正确测量，可以在替换元件和测量元件的替换之前在定子上实现测量，同时在元件没有被提供在定子上的情况下在定子中产生波。这提供了正确的参考。
为了提高测量的精确度，可以测量定子的温度，因为波速度还取决于温度。当目标具有相对于致动器已知的位置时，还可以根据测量的距离确定波速度，由此确定定子的温度。
还可以应用所谓的梳式换能器或楔形换能器。
可替换地，可以利用不同的形状来代替球形接触面8。

Claims (9)

1.一种用于确定元件(3)的位置的方法，该元件相对于定子(2)是可替换的，该定子(2)包括至少一个换能器(4-7；22-29)，电信号产生在该换能器(4-7；22-29)上，使得产生在定子(2)表面中传播的波，其特征在于，波的至少一部分借助可替换元件(3)被反射到换能器(4-7；22-29)，可替换元件(3)相对于定子(2)的位置由处理器根据反射波来确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供至少两个换能器(4-7；22-29)，借助用于替换可替换元件(3)的第一换能器(4-7；22-29)产生波，以及借助用于确定可替换元件(3)的位置的第二换能器(4-7；22-29)产生波。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，借助第一换能器(4-7；22-29)产生的波的频率不同于借助第二换能器(4-7；22-29)产生的波的频率。
4.根据前面权利要求1-3中的任何一个所述的方法，其特征在于，借助至少两个换能器(4-7；22-29)，产生用于确定可替换元件(3)的位置的波，这些波在定子(2)的表面中彼此横穿地传播。
5.根据前面权利要求1-4中的任何一个所述的方法，其特征在于，可替换元件(3)设置在至少两个换能器(4-7；22-29)之间，该位置借助两个换能器(4-7；22-29)来确定。
6.一种包括相对于定子(2)可替换的元件(3)的波浪发动机(1)，该定子(2)包括至少一个换能器(4-7；22-29)，借助其可以在定子(2)的表面中产生波，其特征在于，在操作中，可替换元件(3)相对于定子(2)的位置可以由处理器根据通过可替换元件(3)反射的波来确定。
7.根据权利要求6所述的波浪发动机(1)，其特征在于，提供至少两个换能器(4-7；22-29)，第一换能器(4-7；22-29)有助于产生用于可替换元件(3)的替换的波，第二换能器(4-7；22-29)有助于产生用于确定可替换元件(3)的位置的波。
8.根据权利要求7或8所述的波浪发动机(1)，其特征在于，用于确定可替换元件(3)的位置的波可以借助至少两个换能器(4-7；22-29)来产生，这些波在操作中在定子(2)的表面中彼此横穿地传播。
9.根据权利要求7-9中的任何一个所述的波浪发动机(1)，其特征在于，可替换元件(3)设置在至少两个换能器(4-7；22-29)之间，其中可替换元件(3)的位置可以借助两个换能器(4-7；22-29)来确定。
CNA2005800029526A 2004-01-22 2005-01-10 用于确定可替换元件以及波浪发动机的位置的方法 Pending CN1910765A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04100219.7 2004-01-22
EP04100219 2004-01-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1910765A true CN1910765A (zh) 2007-02-07

Family

ID=34802676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005800029526A Pending CN1910765A (zh) 2004-01-22 2005-01-10 用于确定可替换元件以及波浪发动机的位置的方法

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1709697B1 (zh)
JP (1) JP2007518999A (zh)
KR (1) KR20060127888A (zh)
CN (1) CN1910765A (zh)
AT (1) ATE392016T1 (zh)
DE (1) DE602005005949D1 (zh)
WO (1) WO2005071768A2 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2458319C1 (ru) * 2010-12-21 2012-08-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Датчик перемещения на поверхностных акустических волнах

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5006749A (en) * 1989-10-03 1991-04-09 Regents Of The University Of California Method and apparatus for using ultrasonic energy for moving microminiature elements
JP2001238473A (ja) * 2000-02-23 2001-08-31 Minolta Co Ltd 弾性表面波モータ

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005071768A3 (en) 2006-02-23
EP1709697A2 (en) 2006-10-11
WO2005071768A2 (en) 2005-08-04
DE602005005949D1 (de) 2008-05-21
ATE392016T1 (de) 2008-04-15
JP2007518999A (ja) 2007-07-12
KR20060127888A (ko) 2006-12-13
EP1709697B1 (en) 2008-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vyshnevsky et al. A novel, single-mode piezoceramic plate actuator for ultrasonic linear motors
JP4989461B2 (ja) 弾性波タッチスクリーン
CN1092421C (zh) 适于简易和精确地调整谐振频率的声表面波谐振装置
CN101044677B (zh) 弹性表面波激励装置
CN104549978A (zh) 超声波器件及制造方法、超声波探测器及超声波诊断装置
US4406967A (en) Ultrasonic probe
CN1080028C (zh) 端面反射型表面波谐振器及其制造方法
CN1910765A (zh) 用于确定可替换元件以及波浪发动机的位置的方法
JPH0687671B2 (ja) 超音波モータ
Yaacob et al. Modeling of circular piezoelectric micro ultrasonic transducer using CuAl10Ni5Fe4 on ZnO film for sonar applications
CN112285202A (zh) 一种面向变曲率pbx表面裂纹的无损检测方法及传感器
JP4815670B2 (ja) 弾性表面波アクチュエータ用移動子及びそれを用いた弾性表面波アクチュエータ
US11039255B2 (en) Wide-passband capacitive vibrating-membrane ultrasonic transducer
JP3341091B2 (ja) 超音波変位センサ
JP5050620B2 (ja) 弾性表面波角速度センサおよびその製造方法
JP7027948B2 (ja) 超音波センサー及び電子機器
JP4848507B2 (ja) 弾性表面波アクチュエータ
JPS59178378A (ja) 超音波探触子
JP3887765B2 (ja) 超音波スイッチング素子
JP2000102270A (ja) 自走式弾性表面波モータ
JP2002156295A (ja) 力センサ
JP6988240B2 (ja) 超音波装置
Yu et al. Highly Consistent, Miniaturized Transverse Wave Ultrasonic Transducer Array Based on 147° Orientation in X-Cut Lithium Niobate for High Resolution Imaging
JP2024007286A (ja) 超音波用探触子
Schmidt et al. Structural health monitoring based on guided waves

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication