Устройство для измерения напряжений

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 11994938(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 26,08. 81 (21) 3333693/18-10 Р 1 М Д з с присоединением заявки М 9 6 011/24 6 01 Д 4/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений,и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ Изобретение относится к соптическомуприборостроению, а именно к приборам для исследования напряжений в моделях и прозрачных объектах.Известны поляриметры, предназначенные для измерения азимута главных направлений и разности хода, состоящие из осветительной части, содержащей источник монохроматического излучения и циркулярный поляризатор, и регистрирующей части, содержащей устройство вращения плоскости поляриза" ции, фотоприемное устройство и фазометр 1.Недостатком такого устройства является малый диапазон измерения разности хода.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является поляриметр, содержащий фотоупругий чувствительный элемент, размещенный между осветительной частью и механизмом вращения плоскости поляризации, блок регистрации разности хода и блок регистрации азимута главных направлений с удвоителями частоты и фотоприемниками .2 3.Вследствие изменения во времени положения плоскости поляризации, падающего на светоделитель, возникает погрешность, снижающая точность измерения.Цель изобретения - повышение точности ра счет стабилизации положения плоскости поляризации.Указанная цель достигается тем, что в блок регистрации азимута главных направлений введены два заграждающих фильтра, а механизм вращения плоскости поляризации выполнен в ви-. де вращающейся линейной фазовой плас тины и расположенного за ней неподвижного поляризатора, при этом заграждающие фильтры включены между фотоприемниками и удвоителями частоты.На чертеже представлено предлагаемое устройство.Одветительная часть содержит источник света 1 и циркулярный ахроматический поляризатор 2. Регистрирующая часть устройства, расположенная за чувствительным юлементом 3, включает четвертьволновую пластину 4, установленную в центральной части пучка, устройство вращения плоскости поляризации 5, представляющее собой вращающуюся линейную фазовую пластину ,и расположенный за ней неподвижный поляризатор, светоделитель 6, блок измерения разности хода 7 и блок из 994938мерения главных направлений, в состав которого входят элементы 8-19, Свето- делитель 8 делит пучок на две частй, которые проходят через светофильтры 9 и 10, выделяющие разные участки спектра и воспринимаются фотоприемниками 11 и 12. Выходы фотоприемников связаны с входами заграждающих фильтров 13 и 14 на частоту, равную удвоенной частоте вращения линейной фазовой пластины. Выходы заграждающих фильтров соединены с входами удвоителей частоты 15 и 16, выходы которых поцключены к сумматору 17. Выход сумма-тора соединен с одним из входов фазометра 18, на другой вход которого подается опорное напряжение. Сигнал, пропорциональный разности фаз, передается через усилитель на исполнительное устройство 19, устанавливаюцее пластину 4 под углом 45 к глав- . ным направлениям элемента.Устройство работает следующим образом.Чувствительный элемент 3 освещается кругАополяризованным светом в области спектра, включающей рабочие длины волн 1 и Лп , выделяемые светофильтрами 9 и 10. Вращающаяся линейная фазовая пластина модулирует световой поток так, что переменная составляющая сигнала на выходе Фото О приемников 11 и 12 имеет вид7 Лд;Я:К 54 тз 1+со 5 Е 51 п Фа+-2 У)- 35- 5 и Ссо 5 - 51 п 2 ю1где К - коэффициент пропорциональности;сР- разность хода чувствительного элемента дляазимут главных направлений,отступление разности Фаз фазовой пластины от л для Ъм - круговая частота вращенияглавных направлений фазовойпластины.Применение линейной фазовой пластины в устройстве вращения плоскости йоляриэации вызывает появление в спектре сигнала, формируемого на выходе фотоприемников, составляющей с частотой 2 з, амплитуда которого определяется отступлением разности фаз пластины от я .В качестве линейной Фазовой плас тины может быть применена любая двупреломляющая пластина например, слюдяная или кварцевая ) произвольной толщины, Ограничением на толщину пластины является требование, чтобы разность фаз пластины в длинах волн, выделяемых светофильтрами 9 и 10, отличалась от К+, где К - целое число. ПосколькУ значения А л и Л 2 могут выбираться в широкой области спектра, указанное требование всегда легко выполнимо.Информацию об азимуте главных направлений неоет составляющая сигнала с частотой 4 ы. Составляющая с частотой 2 о подавляется заграждающими Фильтрами 13 и 14,В зависимости от выбранных значений ли 1 и разности хода элемента фазы сигналов с частотой 4 о могут либо совпадать, либо различаться на У . В обоих случаях фаза сигнала определяет азимут одного из главных направлений. Удвоители частоты 15 и 1 б преобразуют сигналы так, что на входе сумматора сигналы всегда совпадают по фазе.Суммарный сигнал подается на один из входов фазометра, измеряющего фазу,по отношению к опорному сигналу той же частоты. Измеренная разность фаз равна азимуту одного из главныхнаправлений элемента. После определения азимута исполнительное устройство 19 поворачивает пластину 4 до положения, при котором ее главные направления образуют угол 45 с главными направлениями объекта.Блок измерения 7 осуществляет измерение алгебраического значения раз-, ности хода, позволяющий определить направление азимута, измеренного Фазометром 18Повышение точности измерения достигается за счет стабилизации положения плоскости поляризации относительно светоделителей и может достигать 10. Упрощение изготовления оптической части достигается заменой ахроматической пластины, содержащей две пластины из разных кристаллических материалов, толщины которых должны быть выдержаны с погрешностью не более 1 мкм, одной пластиной произвольной толщины из любого двулучепреломляющего материала. Повышение точности измерения подтверждено результатами экспериментальных опробований, при этом случайная погрешность измерения разности хода при д"=300 нм )и параметра изокпийы,(при Ч=45 о) составляет соответственно 0,4 и 1.Формула изобретенияУстройство для измерения напряжений, содержащее фотоупругий чувствительный элемент, размещенный между осветительной частью и механизмом вращения плоскости поляризации, блок регистрации, разности хода и блок регистрации азимута главнь 1 х направлений с удвоителями частоты и Фотоприемниками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности994938 Составитель А.Севзаренко Техред М.Коштура рректор И.ШУ дакто сное Подпимитвта СССРткрытийская наб., д.4/ иал ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проект за счет стабилизации положения плоскости поляризации, в блок регистрации азимута главных направлений введены два заграждающих фильтра, а механизм вращения плоскости поляризации выполнен в виде вращающейся линейной фазо-. вой пластины и расположенного за ней неподвижного поляризатора, при этом заграждающие фильтры включены между Заказ 628/26 Тираж, 871 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рафотоприемникамии удвоителями частоты,Источники инФормации,Ф принятые во внимание при экспертизе1. "Приборь и техника зкспериментаф, 1977, Р 1, с. 210-212.2, Авторское свидетельство СССР 9 813145, кл. С 03 3 4/04, 15.06.79 (прототип).