Лазерный акселерометр

Союз Советских Социалистических Республик) 2765893/18-10 ний Государственный комнте СССР по делам изобретений н открытий(71) Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт 4) ЛАЗЕРНЫИ АКСЕЛЕРОМЕТ измерениюности к Известно лазерное устройство для измерения ускорений движущихся объектов, содержащее внутрирезонаторный чувствительный элемент из изотропного материала с прикрепленной к нему контрольной массой 1), Работа устройства основана на управлении частотным расщеплением между генерируе мыми модами лазера с помощью фото- упругого эффекта, возникающего в чувствительном элементе при ускоренном движении. Однако это устройство имеет значительные погрешности и ограниченный диапазон измерений из-за применения двухкамерной конструкции с оптической перегородкой между камерами, Паразитные механические напряжения в перегородке, возникающие из-за изменения темпе". ратуры, а также остаточные напряжения, могут существенно превышать полезный эффект в чувствительном элементе. При этом ось наведенной оп- . тической анизотропии занимает в пространстве случайное направление, не совпадающее с осью чувствительности Изобретение относитсяпараметров движения, в чалазерным акселерометрам. устройства. Кроме того, это устройство не реагирует на знак ускорения.Наиболее близким к предложенномупо технической сущности и достигаемому результату является устройство,содержащее внутрирезонаторный чувствительный элемент изизотропногоматериала с прикрепленной к немуконтрольной массой. Устройствопредставляет собой однокамерную кон"струкцию, где отпадает необходимостьиспольэовать оптическую перегородку.Регистрирующая аппаратура позволяетизмерять как величину, так и знак15 ускорения (2,Недостатком устройства являетсясуществование значительной зоны не"чувствительности, обусловленной эффектом самосинхронизации между мо 20 дами (захватом частот)Кроме того,для измерения знака ускорения в устройстве используется относительносложная регистрирующая схема, состоящая из нескольких оптических эле 25 ментов, двух фотоприемников и требующая разведения оптических лучей,что снижает надежность и усложняетэксплуатацию.Цель изобретения - расширение диа 30 пазона измерения. для достижения778493 каэ 6767/65дписное этого на чувствительном элементе дополнительно расположены две пары ортогональных относительно друг друга плоских электродов, параллельных оси лазера, причем одна из них параллельна оси чувствительности акселерометра.На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема лазерного акселерометра. Он состоит из лазера, образованного двумя зеркалами 1 ии 2 и активной средой 3, чувствительного эле 4 с инерционной массой 5, полямента с иризационного светофильтраприемника 7 На чувствительном элементе ее 4 есть две пары электродов,о ами 8Одна пара образована электродамии 9, параЛлельными оси чувствителья па а ортоности оси лазера, другая ргональна первой. Для упрощения чертежа электроды второй пары не показаны,1 Лазерный акселерометр работает следующим образом. Оптическое излучение проходит через чувствительный элемент 4 с инерционной массой 5 поляризационный светофильтр 6 на фотоприемник 7. При наличии ускорения чувствительный элемеит 4 испытывает механическую нагрузку от инерционных сил, приложенных к инерционной массе 5. Возникающие в чувствительном элементе механические напряжения приводят к Фотоупругому эффекту, из-за которого спектр излучения лазера будет представлять собой моды взаимноортогональных поляризаций, частоты которых отличаются на Я 2СК/где С - скорость света;Л - длина волны;- длина оптического резонатора;К - величина, связанная с пара"метрами чувствительного элемента;р - величина инерционной массы. Для того чтобы генерация двухортогонально-поляризованных мод влазере была устойчива и синхронизация частот не возникала, к чувствительному элементу с помощью однойиз пар электродов, например 8 и 9,прикладывается электрическая разностьпотенциалов Б , и за счет электрооптического эфФекта Керра создаетсяначальное частотное расщепление.Для повышения чувствительности акселерометра оси эллипсоидов напряженийв чувствительном элементе из-за эффек. та Керра и фотоупругого эффекта должны совпадать. Выбор. пары пластин зависит от знака эффекта Керра в мате риале чувствительного элемента, приэтом фазовый сдвиг между модами лазера должен иметь тот же знак, чтои от фотоупругого эффекта. Поэтомупри изменении знака ускорения электри О ческого напряжения должно подаваться на другую пару электродов.Введение дополнительных электродов на чувствительный элемент позволяет увеличить чувствительность ак- .селерометра при одновременном упрощении системы регистрации сигнала.Формула изобретения Лазерный акселерометр, содержащийчувствительный элемент, расположенный внутри резонатора, выполненныйиз изотропного материала, нагруженныйинерционной массой, и систему регистрации сигнала, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширеЗ 5 ния диапазона измерения, на чувствительном элементе дополнительно расположены две пары ортогональных относительно друг друга плоских электродов, параллельных оси лазера, при 4 О чем одна из них параллельна оси чувствительности акселерометра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США 93800594,кл. 6 01 Р 15/08 02.04.74.2, Патент США 9 4048859,кл. а 01 Р 15/08, 20.02.77 (прототип). лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4