Пьезоэлектрический измерительный преобразователь

О П И Н-И-Ж ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет(43) Опубликовано 05 и Ме асударстввнныи камитетСвввтв Министрав СССРвс делам изобретенийи вткрытий. А Институт механики Московского орден и ордена Трудового Красного Знамениуниверситета им, М. В, Ломоносова Ленинагосударст 1) Заявитель ого 4) ПЪЕЗООПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬерительвано для зобретение о носится к силои ет быть испольэ давления, ускоре нои технике и можизмерения силы,гих величин котокому напряжению ия и друеханиче. ые приводят к в твердом теле бе стные пьеэооптические изм тел ий ащие фотоупри два поляр заци последоватеа света, пол нализатора,но из тан нно о в обоих каналах одинаково по отнэк поляризатору, например скрещенно, приемников, иза температурного нуля не обеспечивают требуемой точ измерений,ше ре ост Сцелью повышения точности измерени уменьшения температурного дрейфа ыходного сигнала, фазовые пластинк влены так, что ось наибольшей скор стинки в одном оптическом канале ляет с плоскостью поляризации поля о о угол +45, а в другом - 45 фиг. 1 схематически изображен пре ый пьезооптический измерительныйпутемнуляустан и пла ста тор лага ем 25 преобразователи, содерж чувствительный элемент но-оптических канала и расположенных источник ра, фазовой пластинки,яев, Ю, В. Миронов и Г. М, Белицкий преобразователь; на фиг, 2 - график зависимости выходного сигнала от разности фаз.фотоупругий чувствительный элемент 1одним торцом закреплен на корпусе 2 преобразователя, а к другому его торцу прильжена измеряемая сила Р,Поляризационно-оптическая система преобразователя представляет собой два оптических канала, которые содержат: единыйисточник света 3; единый для обеих каналовили, как изображено на фиг, 1, раздельныеполяризаторы 4, 4 а, плоскость попусканиякоторых наклонена под углом 45 к направлению наибольшего, главного нормальногонапряжения, создаваемого измеряемой силойР в чувствительном элементе 1 фаэовыепластинки 5 и 5 а, причем ось наибольшейскорости фазовой пластинки 5 параллельна,а ось наибольшей скорости пластинки 5 аперпендикулярна наибольшему главному нормальному напряжению в чувствительном элементе; единый или раздельные анализаторы6 и 6 а, плоскость пропускания которых раоположена в обоих каналах одинаково с плоскостью поляризации поляризаторов, например, скрешенно, и фотоприемники 7 и 7 а, включенные дифференциально.Свет от источника 3, пройда в одном канапе элементы 4, 1, 5 6, а в другом 4 а, 1 5 а, 6 а, попадает на фотоприемники 7 и 7 а, соответственно причем после прохождения поляризаторов 4, 4 а световые лучи в обоих каналах становятся илоскоиоляризованными. В нагруженном чувствительном элементе 1 каждый из этих учен распадается на два, иопяризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Г 1 поскости поляризации этих лучей иараппепьны наибольшему и наименьшему нормальным напряжениям в чувствителен ,ном элементе, периеидикупярным лучу, а 15 скорости их распространения пропорциональны этим напряжениям. Поэтому после прохождения чувствительного элемента эти состав-пяюшие пуча в каждом канале получают взаимную разность хода Ьсс раб и Ь р раб, 20 соответственно пропорциональную вепичине измеряемой нагрузке Р. Анализаторы 6, ба выдепяют из указанных лучей составляющие, поляризованные в плоскости их проиускания. В результате интерференции этих составляю щих, явпяюшихся когерентными лучами с одинаковым направлением плоскости поляризации, интенсивность света после анализаторов, а следовательно, и выходной сигнал фотоприемников 7, 7 а зависит от разности 30 хода лучей, т. е, от величины измеряемой нагрузки Р, Эта зависимость У (с) и Ц (Ж) (см. фиг, 2) для первого и второго каналов, соответственно, имеет наибольшую крутизну и линейность при начальной разности З 5 хода составляющих луча срравной четверти длины волны света, которая создается в фазовых пластинах 5, 5 а. Так как фазовая пластинка 5, создающая в первом оптическом канале начальную разность хода 40 ро в четверть волны света, ориентирована так, что ось наибольшей скорости параллельна наибольшему нормальному напряжению в чувствительном элементе 1, то в случае скрещенных поляризатора 4 и .анализатора 6, при увеличении нагрузки Р освещенность фотоприемника 7 увеличивается, а следовательно, увеличивается величина выходного сигнала на Ь 01 раб. Аналогично, во втором50 оптическом канапе, за счет расположения оси наибольшей скорости фазовой пластинки 5 а параллельно наименьшему нормальному напряжению, при увеличении нагрузки Р освещенность а следовательно и выходной сигнал фотоприемника 7 а уменьшаются на величину Ь) раб. Разность сигнапов фо топриемников 7 и 7 а, равная 0 раб = Ь 0 раб - А Ц раб, составляет выходной сигнал преобразователя, пропорциональный измеряемой нагрузке Р.Под влиянием колебаний температуры окружающей среды происходит изменение свойств фазовых пластинок, что приводит к изменению создаваемой ими разности фаз в каждом оптическом канапе на величину д с(т и ь Ф . соответственно. За счет предтложенной ориентации фазовых пластинок 5 и 5 а изменение температуры приводит к одновременному увеличению, либо уменьшению выходного сигнала фотоприемников в каждом канале на величину ЬУт ь ьБт следовательно при их дифференциальном вклкг чении температурный дрейф преобразователя составляет величинуУт = Ь Цт - Ь 1 т а 0Предложенный пьезооитический преобразователь позволяет повысить точность изме рений за счет уменьшения температурного дрейфа нуля,формула изобретенияПьезооптический измерительный преобра зователь, содержащий фотоупругий чувстви-, тельный элемент и два поляризационно-оптических канала, из последовательно расположенных источника света,поляризатора, фазовой пластинки, анализатора, установленного в обоих каналах одинаково по отношению к поляризатору, например, скрешенно и фотоприемников, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения температурного дрейфа нуля выходного сигнала, фазовые пластинки установлены так, что ось наибольшей скорости пластинки в одном оптическом канале соотавляет с плоскостью поляризации поляризео отора угол +45, а во втором угол - 45567066 аз 2791/31 ЦНИИПИ Тираж 1101 Государственного комитета С по делам иэобретений 5, Москва, Ж, РаущскаяПодписнота Минист СССР открытий б., д. 4/ 3 Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная,Составитель В. Родин актор Н. Скворцова Техред Н. Андрейчук Корректор А, фиде