Оптический тензодатчик

.ъЗОБР ПИС ТЕЛЬСТ ВТОРСКОМУ С 5-2РН.В о 1 Зинчин,.Мара истун 8,8) Пр риягия тво СС /18, 1 етель 1 В 1) ОПТИЧЕСКИЙ ЗОДАТ ретение относится маций конструкций дами. Цель изобре очности измерения дством выполнения(57) Из нию дефкими ме змереичесия - подеформа- чувствиышение ий пос ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС поделАм изОБРетений и ОтнРы(21) 4086273/2 (22) 14.07,86 (46) 15,04.88, Бю (72) И.В.Брыскина А.В.Корчагин, Л.Е 1 О.В.Попов, Д.В.Св и Л.10.Харбергер (53) 631781.2(08 (56) .Груздев С.В. пульсйая тензомат 1976.Авторское свид У 905635, кл. С 0 тельного элемента в виде волноводногмодулятора. Оптический тенэодатчиксодержит источник 1 света, расположенные вдоль пучка света чувствительный элемент, выполненный в виде планарного интерференционного модулятора Маха-Цандера, расположенного наподложке 2 из электрооптического материала и содержащего полосковые оптические волноводы 3 и электроды 4,фотоприемник 5, блок 6 обработки ирегистрации, соединенный с фотоприемником 5, а управляющие электроды4 соединены с блоком 6. При изгибнойдеформации подложки 2 в плоскостиУ 2 изменяется оптическая длина путиизлучения в каждом плече интерференционного модулятора, что приводит кизменению сигнала на фотоприемнике 5по которому определяют деформацию.2 ил.Изобретение относится к измерениюдеформаций конструкций оптическимиметодами,Цель изобретения - повышение точности измерения деформаций посредст 5вом выполнения чувствительного элемента в виде волноводного модулятора.На фиг. 1 изображена схема оптического тензодатчика 1 на Фиг. 2 - зависимости интенсивности Т (кривая 1)и разности фаз д ч(кривая 2) от величины деформации Я чувствительногбэлемента.Оптический тензодатчик содержит 15источник 1 света, расположенные вдольпучка света чувствительный элемент,выполненный в виде планарного интер"ференционного модулятора Маха-Цандера, расположенного на подложке 2 из 20электрооптического материала (например, ниобата лития Х-среза) и содержащего полосковые оптические волноводы 3 и электроды 4, и фотонриемник 5, соединенный с фотоприемником 5 25блок 6 обработки и регистрации, ауправляющие электроды 4 соединены сблоком 6.Для измерения деформаций подложку2 с чувствительным элементом прикрепляют (приклеивают) к контролируемомуэлементу конструкции так, чтобы направление деформации изгиба было вплоскости УЕ подложки, т.е. чтобыдеформации лежали В плоскости планарного модулятора Маха-Цандера (фиг.1),При деформации подложки 2 в указанной плоскости результат интерференции, а следовательно., и сигнал с фотоприемника 5 изменяются в зависимости от величины деформации, Это про"исходит потому, что при изгибе подложки 2 в плоскости У 2 изменяетсяоптическая длина пути излучения вкаждом иэ плеч интерференционного модулятора в результате растяжения одного плеча и сжатия другого. Возникающие при этом механические напряжения вследствие фотоупругого эффекта вызывают изменения показателяпреломления в каждом плече интерфе"50ренционного модулятора Маха-Цандерапротивоположного знака, что такжевызывает появление разности фаэ интерферирующих пучков. Таким образом,по сигналу с фотоприемника 5, регист 55рирующего результат интерференции,можно судить о величине деформации,которую испытывает подложка 2. Оптический тензодатчик работает следующим образом.Фаза , излучения, распространяющегося в одном иэ плеч интерференционного модулятора, определяется выражениемгде Д - длина волны распространяющегося излучения;1 - длина плеча интерференционно"го модулятора, определяющаяся длиной полоскового волновода 3;п - показатель преломления полоскового волновода 3 модулятора;1и Д и - соответственно изменение длины полоскового волновода 3 и показателя преломления в нем при изгибе подложки 2, на которой сформирован модулятор,В свою очередь, й 1 = Е 1, где Я- соответствующая деформация рассматриваемого плеча интерференционного модулятора а лп = -- Р ПЕ опреде 1 ззляется упругооптическим эффектом, 1 описываемым выражением41( ) Р цап рэпгде Р - тензор упругооптических коэффициентов. Тогда+ 1) (и Рзз" ).271Разность же Фаз излучений в обоихплечах интерференционного модуляторас учетом знака действующих эффектовравна2.Корол Редактор А.РЗаказ 1570/4 к ви ж 680 Подписное ого комитета Сий и открытийаушская наб., д роизводственно"полиграфическое предприяти оектная,жгород, у 21 2 Рп 1 11. сов(1 -- Р п)Е 1.2 Из графиков (фиг. 2) следует,что для изменения разности фазд на 7 (это соответствует изменению интенсивности излучения на выходе интерференционнго модулятора от максимума до минимума) необходима относительная деформация подложки, равная4,21.10 . Фотоэлектрические ме тоды измерения фазового р-".ссогласования на выходе модулятора обеспечивают погрешность измсрения, равную по крайней мере 3 1 О э%, при этом чувствительность оптического тензодатчика составляет величину, .;. менее 10Расчеты велись дл . интерфе" нцчон ного модуля од, изготовленного н; ВНИИПИ Государстве по делам изобрет113035, Москва, Ж,Х-срезе кристалла ниобата лития термодиффузией титана по обычной технологии. Полосковые волноводы расположены вдоль оси 2 подложки, их длина 1 . 210 и, показатель преломления и = 2,2. Формула изобретения Оптический тензодатчик, содержащий источник света, расположен.ые вдоль пучка света чувствительный элемент и фотоприемник и соединенный с фотоприемником блок обработки н регистрации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, чувствительный элемент выполнен в ви" де планарного интерференционного модулятора Маха-Цандера, а его управляющие электроды соединены с блоком обработки и регистрации.