SU1176288A1

SU1176288A1 - Deflector

Info

Publication number: SU1176288A1
Application number: SU843685922A
Authority: SU
Inventors: Сергей Павлович Гордиенко; Роман Иванович Чайковский; Анатолий Анатольевич Трибунский
Original assignee: Предприятие П/Я В-8751
Priority date: 1984-01-04
Filing date: 1984-01-04
Publication date: 1985-08-30

Abstract

ДЕФЛЕКТОР, содержащий корпус , зеркало, закрепленное посредством вилки на упругом стержне-, зафиксированном с торцов между двум упорами, установленными в корпусе , отличающийс тем, что, с целью расширени эксплуатационных возможностей путем повышени быстродействи и уменьшени энергоемкости, упругий стержень выполнен с круглым поперечным сечением и снабжен установленным на нем соосно трубчатым цилиндрическим пьезоэлементом с радиальной пол ризацией , имеющим общий внутренний и четыре внешних, размещенных равномерно по окружности электрода, причем направлени пол ризации пьезоэлемента под его противолежащими (О электродами противоположны, при этом упоры выполнены в виде кернов. (Л VI о 1C 00 00DEFLECTOR, comprising a housing, a mirror fixed by means of a fork on an elastic rod-fixed from the ends between two abutments installed in the housing, characterized in that, in order to expand operational capabilities by increasing speed and reducing power consumption, the elastic rod is made with a circular cross section and provided with a coaxial cylindrical piezoelectric element mounted on it with radial polarization, having a common inner and four outer, placed evenly around spine electrode, wherein the direction of polarization of the piezoelectric cell under its opposite (the opposite electrode, wherein the abutments are in the form of cores. (VI A of 00 1C 00

Description

Изобретение относитс к оптике, в частности к системам оптико-меха- нической развертки, и может быть использовано в устройствах автоматического контрол нестационарных параметрических полей,The invention relates to optics, in particular, to systems of optical-mechanical scanning, and can be used in devices for automatic control of non-stationary parametric fields,

Цель изобретени - расширение эксплуатационных возможностей и уменьшение энергоемкости. На фиг. 1 изображен дефлектор, iразрез; на фиг. 2 - то же, вид еле ва; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 5 вращательно-колебательна траектори движени луча, отраженного от зеркала, с числом лепестков , траектории п 2 ujgp / .и)ц 16,5The purpose of the invention is to expand operational capabilities and reduce energy intensity. FIG. 1 shows a deflector, a section; in fig. 2 - the same, type of wa; in fig. 3 - the same, top view; in fig. 4 shows section A-A in FIG. one; in fig. 5 rotational-oscillatory trajectory of the beam reflected from the mirror, with the number of petals, trajectory n 2 ujgp / .i) n 16.5

Устройство состоит из корпуса 1, упругого стержн 2 с круглым поперечным сечением концы которого запрессованы в наконечники. 3 и 4. Стержень 2 зажат между двум упорами 5 и 6, выполненными в виде кернов, причем упор 6 может быть зафиксирован на оси в требуемом положении. На наконечник 3 установлена вилка 7, выполненна из легкого материала, например дюралюмини , с приклеенным к ней зеркалом 8. Упруга тонка пластина , жестко прикрепленна од (НИМ своим концом к наконечнику 4, а другим контргайкой 10 к корпусу 1 , предотвращает поворот стержн 2 с зеркалом 8 вокруг вертикальной оси Z. Нижн часть стержн 2 вклеена в трубчатый пьезоэлемент 11, имеющий п ть электродов: один общий, роль которого выполн ет упругий стержень 2, и четыре одинаковых наружных 1215 , расположенных вдоль трубчатого пьезоэлемента 11. Пол ризаци пьезоэлемента 11 радиальна , причем направлени пол ризации под его противолежащими электродами противоположны .The device consists of a housing 1, an elastic rod 2 with a circular cross section, the ends of which are pressed into the tips. 3 and 4. The rod 2 is clamped between two stops 5 and 6, made in the form of cores, and the stop 6 can be fixed on the axis in the desired position. A fork 7 is installed on the tip 3; it is made of a light material, for example duralumin, with a mirror 8 glued to it. An elastic thin plate rigidly attached to one (BAT at its end to the tip 4 and another lock nut 10 to the housing 1 prevents the rod from turning 2) the mirror 8 around the vertical axis Z. The lower part of the rod 2 is glued into the tubular piezoelectric element 11, which has five electrodes: one common, the role of which is performed by an elastic rod 2, and four identical outer 1215, located along the tubular piezoelement 11. Polarization ezoelementa radial 11, wherein the polarization directions at its opposite electrodes opposed.

Устройство работает следующим -образом .The device works as follows.

До начала работы стержень 2 сжимаетс между упорами 5 и 6 за счет перемещени упора 6 в осевом направлении с усилием, обеспечивающим требуемую резонансную частоту колебаний упругого стержн 2.Prior to operation, the rod 2 is compressed between the stops 5 and 6 by displacing the stop 6 in the axial direction with a force ensuring the desired resonant frequency of oscillation of the elastic rod 2.

При подаче управл ющих напр жений и Uj Uf, напр женности электрического пол под электродами 12 и 14 направлены радиально и симметрично относительно оси Z. Направлени жеWhen supplying control voltages and Uj Uf, the electric field strengths under the electrodes 12 and 14 are directed radially and symmetrically with respect to the Z axis. The directions are

радиальной пол ризации под этими электродами противоположны, поэтому участии пьезоэлемента 11 под этими электродами за счет поперечного обраного пьезоэффекта деформируютс по длине в противоположных направлени х и, следовательно, происходит изгиб трубчатого пьезоэлемента 11 и вместе с ним упругого стержн 2 с зеркалом 8 в плоскости YZ, что вызывает отклонение луча, отраженного от зеркала 8, в той же плоскости.radial polarization under these electrodes are opposite, therefore the participation of piezoelectric element 11 under these electrodes is deformed along the length in opposite directions due to the transversely shaped piezoelectric effect and, therefore, the tubular piezoelectric element 11 is bent and with it the elastic rod 2 with mirror 8 in the YZ plane, which causes the deflection of the beam reflected from the mirror 8 in the same plane.

То же происходит и при подачеThe same thing happens when serving

и Uj, В этом and uj, in this

напр жении чае изгиб происходит в плоскости XZ, что вызывает отклонение отраженного луча в той же плоскости Угол отклонени луча пропорционален величине напр жени V.the stress of tea bending occurs in the XZ plane, which causes the deflection of the reflected beam in the same plane. The deflection angle of the beam is proportional to the magnitude of the voltage V.

При подаче управл ющих напр жений и -i з 1 0 When supplying control voltages and -i s 1 0

ем линейное удлинение пьезоэлемента 11, а при обратном знаке напр жени Up - его укорочение.The linear elongation of the piezoelement 11 is 11, and with the opposite sign of the voltage Up - its shortening.

При подаче одновременно напр жений и и Up стержень 2 изгибаетс в одной из плоскостей, при этом удлинение пьезоэлемента 11 выталкивает стержень 2 из положени равновеси за счет дополнительного продольного изгиба стержн . При движении стержн от максимально деформированного к недеформированному положению напр жение U имеет обратный знак.When simultaneously applying stresses and and Up, the rod 2 bends in one of the planes, while the elongation of the piezoelectric element 11 pushes the rod 2 from the equilibrium position due to the additional longitudinal bending of the rod. When the rod moves from the most deformed to the undeformed position, the voltage U has the opposite sign.

При подаче управл ющих напр жений в видеWhen supplying control voltages in the form

и и Sin 2Lx) t Sinu) t Uj U ) + U cos uJjjp-t cos u)t sin2((jO -tsinuJ -tand and Sin 2Lx) t Sinu) t Uj U) + U cos uJjjp-t cos u) t sin2 (((jO -tsinuJ -t

Oi -U| sin2u,t + U costOgpi coswJ tOi -U | sin2u, t + u costOgpi coswJ t

пьезоэлемент 11 возбуждает модулированные по амплитуде, типа биений, изгибные колебани упругого стержн 2 в двух взаимно перпендикул рных плоскост х XZ и YZ, сдвинутые по фазе друг относительно друга на четверть периода биений й Л|2u} „ результатом сложени которых вл ютс колебани упругого стерхш 2 с частотой u),. посто нной амплитуды и с одновременным вращением плоскости колебаний с частотой . Таким образом, луч отраженньай от зеркалаpiezoelement 11 excites modulated in amplitude, type of beats, bending vibrations of elastic rod 2 in two mutually perpendicular planes XZ and YZ, shifted in phase relative to each other by a quarter of the beat period L | 2u}, the result of which are oscillations of elastic elastic layer 2 with frequency u) ,. constant amplitude and with simultaneous rotation of the plane of oscillation with frequency. Thus, the beam is reflected from the mirror

33

8, движетс в картинной плоскости по вращательно-колебательной траектории с числом лепестков п 8, moving in the sky plane along the rotational-oscillatory trajectory with the number of petals n

NKИзмен частоты управл ющих напр жений и и сО., можно получить любое требуемое, в том числе не целое , число лепестков вращательноколебательной траектории движени отраженного луча. При увеличении амплитудных значений напр жений U и и,| увеличиваетс амплитуда угла ; отклонени отраженного луча. Максимальна амплитуда угла отклонени достигаетс в резонансном режиме, при совпадении частоты Юц подавае .мого управл ющего напр жени с резонансной частотой колебаний стержн .NK Changing the frequency of the control voltages and and CO., You can get any desired, including non-integer, number of petals of the rotational-oscillatory trajectory of the reflected beam. With an increase in the amplitude values of the voltages U and and, | the amplitude of the angle increases; deflection of the reflected beam. The maximum amplitude of the deflection angle is achieved in a resonant mode, when the frequency Ycc coincides, the supply of my control voltage with the resonant frequency of the oscillations of the rod.

Таким образом, -использование изобретени позвол ет получать вращательно-колебательные траектории движени луча с регулируемыми амплитудно-частотными параметрами, так как, измен частоту подаваемых управл ю2884Thus, using the invention makes it possible to obtain rotational-oscillatory trajectories of beam movement with adjustable amplitude-frequency parameters, since, by changing the frequency of the supplied control, 2884

щих напр жений а также резонансную частоту колебаний упругого-стержн , перемеща дальний, по отношению к зеркалу упор вдоль оси Z,- можно получить требуемые частоты колебательного и вращательного движений, а также требуемое число лепестков траектории, определ емое соотношением 2сОдр/Ыц. Регулиру амплитудные значени управл ющих напр жений, можно получить необходимую амплитуду угла отклонени отраженного луча, котора в резонансном режиме, может достигать 40. Кроме того, применениеAs well as the resonant frequency of oscillations of the elastic rod, moving the distant abutment with respect to the mirror along the Z axis, one can obtain the required frequencies of oscillatory and rotational motions, as well as the required number of trajectory lobes, determined by the ratio of 2cdr / Hz. By adjusting the amplitude values of the control voltages, it is possible to obtain the required amplitude of the deflection angle of the reflected beam, which, in a resonant mode, can reach 40. In addition, the application

пьезоэлемента вместо электромагнитов, а также опор на кернах, в которых отсутствует трение скольжени , вместо шаровой опоры позволит значительно снизить энергоемкость предлагаемогоpiezoelectric element instead of electromagnets, as well as supports on cores in which there is no sliding friction; instead of a ball bearing, it will significantly reduce the energy intensity of the proposed

устройства по сравнению с известным. Использование пьезоэлемента позвол ет получать частоту колебательного движени стержн до 15 кГц, что невозможно при использовании электромагнитов .device compared to the known. The use of a piezoelectric element makes it possible to obtain an oscillating frequency of the rod up to 15 kHz, which is not possible with electromagnets.

Фиг.2.2.

Claims

DEFECTOR, comprising a housing, a mirror fixed by means of a fork on an elastic rod cross-section and equipped with a coaxially tubular cylindrical piezoelectric element e of radial polarization mounted on it, having a common internal and four external, arranged uniformly around the circumference Electrode, wherein the direction of polarization of the piezoelectric cell under its opposing electrodes are opposite, the stops are in the form of cores.

(L • m

QD

FIG. 1