Устройство для измерения давлений

(19) (11) 4(5 С 01 Ь 11/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) .1. Шумилин А,П. и др. Исследования в области механических измерений, Труды метрологических институтов СССР, вып.223 (283), 1978, с, 86-90.2. Берсенева Т.В. и др. О возможности точных измерений давлений в жидкостях с помощью поляризационного интерферометра. - Там же, с. 111-114 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ, содержащее установленные последовательно источник светового излучения, поляризационный и светоразделительный элементы, рабочую камеру с жидкостью и зеркало, а также последовательно размещенные за светоразделителем углоизмеритель, фотоприемник и регистратор, о т л и Ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности измерения за счет уменьшениятемпературных погрешностей, светоразделительный элемент выполнен в видепризмы Кестерса с полупрозрачнойцентральной гранью, а рабочая камераимеет два соединенных между собойчерез вентиль идентичных сквозныхканала,. герметично закрытых по торцам светопроницаемыми пластинами ирасположенных симметрично относительно центральной полупрозрачной гранипризмы Кестерса, при этом в качествежидкости использована двуокись углерода, а рабочая камера термостатиро- Свана.Изобретение относится к устройствам для измерения давлений, принцип действия которых основан на изменении показателя преломления рабочей среды под действием давления.Известны устройства для измерения давлений, содержащие лазерный фотоэлектрический интерферометр Иайкельсона или Жамена, оптически связанный с камерой давления, Определение 16 давления основано на измерении разности хода лучей интерферометра, возникающей вследствие изменения плотности среды при изменении в ней давления, и сводится к измерению целых 15 и дробных долей интерференционных полос Я .Такие устройства обладают большими погрешностями измерений, так как их точность ограничена относительно низкой чувствительностью примененного интерференционного метода измерений разности показателей преломления,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для измерения давлений,содержащее источник излучения, поляризатор, два зеркала, две полупрозграчные пластины, образцовую и рабочую камеры давления, а также четверть, - . ЗОволновую пластину, анализатор и фогоэлектронный умножитель 2 .Недостатком известного устройстваявляется относительно низкая точностьизмерений, вызванная низкой пороговой чувствительностью и температурной нестабильностью камер и рабочейсреды,Цель изобретения - повышениеточности измерения за счет уменьшеиия температурных погрешностей.Указанная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем установленные последовательно источниксветового излучения, поляризационный и светораэделительный элементы,рабочую камеру с жидкостью и зеркало,а также последовательно размещенныеза светоразделителем углоизмеритель,фотоприемник и регистратор, светоразделительный элемент выполнен ввиде призмы Кестерса с полупрозрачной центральной гранью, а рабочаякамера имеет два соединенных междусобой через вентиль идентичных сквоэ ных канала, герметично закрытых поторцам светопроницаемымн пластинамии расположенных симметрично относительно центральной полупрозрачной грани призмы Кестерса, при этом в качестве жидкости использована двуокись углерода, а рабочая камера термостатирована.На фиг, 1 изображено устройство,разрез; на фиг. 2 - сечение А-А нафиг, 1 (камера давления).Устройство содержит в качестве источника излучения гелий-неоновый лазер 1, расширитель 2 пучка и.поляризатор 3, которые находятся в непосредственной близости друг от друга на одной оси, перпендикулярной грани А 0 призмы Кестерса 4, Призма Кестерса 4 является светоразделительным элементом, на основе которого построена оптическая схема (интерферометр) устройства. В плечах интерферометра в плоскостях, параллельных грани С 0 призмы, последовательно размещены четвертьволновая фазовая пластинка 5, компенсационная пластина 6 и идентичные сквозные каналы 7, выполненные в камере 8 давления. Каналы 7 камеры 8 по торцам герметично закрыты светопроницаемьви пластинами 9, соединены между собой вентилем 10 и заполнены рабочей средой в виде жидкой двуокиси углерода. Конструкция камеры 8 давления обеспечивает возможность работы с призмой Кестерса и рабочей средой, малогабаритность и постоянство геометрического размера (длины камеры, равной длине прохождения света в рабочей среде). Соединительный вентиль 10 обеспечивает работоспособность устройства, В закрытом поло" женив вентиль 10 отсекает один канал 7 от воздействия измеряемого давления. В камере 8 давления имеются дополнительные внутренние каналы 11, соединенные между собой и заполненные жидкостью, постоянство температуры которой поддерживается термостатом, подсоединяемого к штуцерам 12. Соосно с призмой Кестерса 4 и камерой 8 давления располагается конечное зеркало 13, Камера 8 давления с помощью мембранного или жидкостного разделителя 14 сред и штуцера 15 подсоединена к генераторам постоянных или переменных давлений (гидравлический или пневматический пресс, .грузопоршневой манометр или пульсатор), На одной оси, перпендикулярной грани АС, находятся компенсатор Се.3 1150нармона, состоящий из четвертьволновой фазовой пластинки 16 и анализатора 17, связанного с углоизмерительным устройством 18, щелевая диаграмма 19, положительная линза 20, фотоэлектрический умножитель 21 и регистратор 22,Устройство работает следующим образои.Линейно поляризованный световой 1 Опучок лазера 1, пройдя расширитель2 пучка и поляризатор 3, разделяетсяпризмой Кестерса 4 на два параллельных пучка равной интенсивности, ортогональноать которых обеспечиваетсячетвертьволновой фазовой пластинкой5, а возникающая при этом разностьхода компенсируется прозрачной пластиной 6. Оба пучка направляются черезсветопроницаемые каналы 7 камеры 8давления, заполненные рабочей средой,После прохождения камеры пучки отражаются зеркалом 13 и, проделав обратный путь, сводятся призмой Кестерса 4 в один пучок света, аналиэнру- деиый с ноиощью коиненсатора Сенармона и регистратора 22. В исходном положении, т.е. при пулевом или одинаковом давлении в полостях камеры 8,оба световых пучка проходят равные30оптические пути и поступают безсдвига фаз на анализатор 17, которыйустанавливают в скрещенное положениес поляризатором 3. При этом фотоумножитель 2 регистрирует минимальный,ф 503 4сигнал. Если давление в верхнем канале 7 камеры 8 при закрытом вентиле 10 изменяется на Ьр, то показатель преломления рабочей среды в ней изменяется на йи, и возникает разность фаз 5 между проходящими каналы 7 камеры 8 пучками, которые сводятся призмой Кестерса 4. Результатом их интерференции является эллиптически поляризованный пучок, преобразуемый четвертьволновой фазовой пластинкой 16 в линейно поляризованный с плоскостью поляризации, повернутой относительно исходного положения, на3угол дЯ- . Нри этом анализатор2 устанавливают в положение, соответствующее иинимальной освещенности фотоумножителя. Отсчитав угол поворота анализатора, определяют значение угла ЬЯ . Благодаря хорошей за-: щищенности полупрозрачного слоя призмы Кестерса 4 вибрации и темптературные флуктуации вызывают примерно одинаковые изменения длийы двух ветвей интерферометра и сравнительно малые изменения разности хода лучей, а следовательно, и изменение угла поворота плоскости поляризации света в устройстве.Таким образом, использование пред- лагаемого устройства для измерения давления позволяет повысить точность измерения давления за счет уменьшения температурных погрешностей.1150503 Составитель В. КазаковРедактор И. Рыбченко Гехред А.Бабинец Корректор И. Самборская Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 2132/31 Тираж 897 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Рауаская. наб., д, 4/5