Фотоупругий преобразователь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 01 Ь 1/24 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 280283(72) Авторизобретения Омский политехнический институт(54) ФОТОУПРУГИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения усилий и других Физических величин, Функ" ционально связанных с силой,Известные пьезооптические измерительные преобразователи содержат источник света, поляризационно-оптическую систему и два дифференциально включенных фотоприемника (1). Однако эти устройства обладаютнедостаточной точностью,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является Фотоупругий преобразователь, содержащийпоследовательно размещенные источник света, поляризационно-оптическуюсистему и два дифференциально включенных фотоприемника, соединенных сблоками суммирования и вычитания,их сигналов, а выход блока суммирования соединен через блок сравненияс управляемым блоком питания источ"ника света, причем второй вход блока сравнения соединен с источникомопорного напряжения (2,Однако, вследствие нелинейностифункции преобразования поляризационно-оптической системы точность и рабочий диапазон устройства оказывается малым,Цель изобретения - расширение диапазона измерения.Поставленная цель достигается тем,что в устройство введены светофильтрс регулируемой длиной волны пропускания, делитель напряжения и второйблок сравнения, один вход которогосоединен с выходом блока вычитания,второй вход через делитель напряжения - с источником опорного напряжения, а выход второго блока сравнениясоединен с управляющим входом светофильтра, расположенного между источником света и поляризационно-оптической системой.На чертеже представлено устройство,Устройство содержит источник 1света, светофильтр 2, длина волныпропускания которого может изменяться под воздействием управляющего сигнала, поляризатор 3, фотоупругий элемент 4, бианализатор 5, два фотоприемника б и 7, суммирующий блок 8,вычитающий блок 9, источник 10 опорного напряжения, первый блок 11 сравнения, второй блок 12 сравнения иделитель 13 напряжения,1000795 45 формула изобретения Свет от источника 1 проходит последовательно элементы 2- 5 и восприни-мается фотоприемниками 6 и 7. Выходфотоприемника б соединен с первымивходами суммирующего блока 8 и вычитающего блока 9. Выход Фотоприемника 7 соединен с вторыми входами суммирующего блока 8 и вычитающего блока 9. Выход суммирующего блока 8 подключен к одному из входов первого блока 11 сравнения, к другому входу бло Ока 11 сравнения подключен выход источника 10 опорного напряжения. Выход вычитающего блока 9 подключенк одному из входов второго блока 12сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника 10 опорно"го напряжения через делитель 13 напряжения. Выход второго блока 12сравнения соединен с управляющим входом светоФильтра 2 и с выходом фото" рОупругого преобразователя,Предлагаемое устройство работаетследующим образом.Источник 1 формирует пучок света,который проходит последовательносветофильтр 2, поляризатор 3, фотоупругий элемент 4 и бианализатор 5. Навыходе бианализатора 5 образуются,два пучка Ф и ф 2, зависящие от дли"ны волны А светофильтра по закону ф 1 - 0,5 Ф 0 )фсоз 2 У51Ф =0,5 Ф Ь-соэ 27 -35 где ф - максимальная интенсивностьпучка света с длиной волныйБ - чувствительность фотоупругого элемента 4,В фотоприемниках б и 7 пучки ф 1 и ф 2 света преобразуются в электрйческие напряжения П ) и 02 соотввтственно так, что: О =0,5 Кф 1+соз 2 У / 5 х1О / 51 (2) О =0,5 ф )- СО 5 2 Ягде К - чувствительность фотоприемников б и 7. 50Суммирующий 8 и вычитающий 9 блоки преобразуют сигналы П.) и О 2 в напряжения О и О , соответственно равные:55(зО =О-и =Кф с;23Напряжение П- с выхода суммиРУющего блока 8 подается на один из вхо"вО дов первого блока 11 сравнения, на другой вход которого подается опорное напряжение По с выхода источни" ка 10 опорного напряжения, Поскольку выход первого блока 11 сравнения подключен к источнику 1 света, то твм самым обеспечивается постоянство уровня Б независимо от внешних влия ющих Факгоров, так как0 =Кф =0 =СОпз 1. (4)Йапряжение 0) с выхода вычитающе" го блока 9 подается на один из входов второго блока 12 сравнения, на другой вход которого подается стабильное напряжение П т с выхода двлителя 13 напряжения, вход которого соединен. с выходом источника 10 опорного напряжения Пс. Если обозначить коэффициент передачи делителя 13 через К, то напряжение П С будет равноОст = К 900 (5)Под воздействиеМ сигналов Ос.и 00 на своих входах второй блок 12 сравнения вырабатывает сигнал О, управ" ляющий длиной Л волны пропускания светофильтра 2 таким образом чтобы обеспечить выполнение равенстаа"ст=д (б)Для .определенности положим,что длина волны светофильтра меняетсяпо закону.Л=й +КТО,(7) где Лв - постоянная составляющая)К - чувствительность светофильтра к воздействию управляющего сигнала.В этом случае путем подстановки в формулу (б) выражений (3), (5) с учетом (4) и (7) получаем К:соз 2 Т . (8)з,+крРешая уравнение,(8) относительно выходной величины, находим, чтоО 2 Л 5К Ко соз К,Таким образом, из (9) следует, что фотоупругий. преобразователь имеет линейную статическую характеристику. Это позволяет не только исключить погрешность от нелинейности, но и существенно расширить рабочий диапазон в сторону больших значений измеряемого усилия,Технико-экономическая эффектив" ность предлагаемого устройства обусловлена главным образом расширением технических и метрологических возмож. ностей вследствие расширения диапаэона измерений. фотоупругий преобразователь, со" держащий последовательно размещенные источник света, поляризационно-оптическую систему и два дифференциально включенных фотоприемника, соединенных с блоками суммирования и вы1000795 Составитель А.Северинедактор Т,Портная Техред Л,Пекарь Корректор Е,Рошк 362/41 Тираж 871 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж"35, Рк о ПодписСССРб.у де 4 комитета открыти ушская нал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная,читания их сигналов, а выход блокасумМирования соЕдинен через блоксравнения с управляемым блоком питания источника света, при-.чем второй вход блока сравнения соединен с.источником опорного напряжения, о т л и ч а ю ши й с я тем,что, с целью расширения диапазонаизмерения, в него введены светофильтра регулируемой длиной волны пропускания, делитель напряжения и второй 10блок сравнения, один вход которогосоединен с выходом блока вычитания,второй вход через делитель напряжения - с источником опорного напряжения, а выход второго блока сравнения соединен с управлякнцим входом свето" фильтра, расположенного между источником света и поляриэационно-оптической системой,Источники информации,принятые во внимание при зкспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 479010, кл. О 01 Ь 1/24, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР В 67964, кл. С 01 Ь 1/24, 20.09.72,1(прототип)