Способ определения напряжений в объекте из оптически чувствительного материала

СОЮЗ СОВЕтСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 9 9) 4 С О В 11/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ника Н. МехаУ 1,Ахметзянове методыМ.: Наука М АПРЯЖЕНИЙВСТВИТЕЛЬ(54) СПОСОБВ ОБЪЕКТЕ ИЗНОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретению напряжениполяризационЦель изобрете ПРЕДЕЛЕ НИЯОПТИЧЕСКИ ние относится к определей в прозрачных материалахо-оптическнм методом.ния - увеличение точности ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) Известия АН СССР ОТи машиностроение, 1959,Александров А.Я, иПоляризационно оптическимеханики твердого тела,1973, с. 145. определения напряжений, Для этого исследуемый объект 6 помещают в скрещенный полярископ, просвечивая объект пучком света, На пути пучка устанавливают модулятор 7 оптической разности хода так, что главные направленияО его образуют угол 45 с плоскостью пропускания поляризатора 4, Синхронным вращением полярископа и модулятора 7 находят азимут главных напряжений в объекте но минимуму интенсивности света с удвоенной частотой модуляции. Устанавливают полярископ и модулятор 7 под углом 45 к азимуту главных напряжений. Добавляют до" полнительный световой поток к выходя- с щему из анализатора пучку света, и ф величину его интенсивности учитывают при определении напряжений. 3 ип.+ 81 П 881 П 3 откуда Изобретение относится к определен ю напряжений прозрачных материалах оляриэационно-оптическим методом,Цель изобретения - увеличение точности определения напряжений за Счет модуляции оптической разности хода просвечивающего пучка.На фиг. 1 приведена зависимость нтенсивности светового, потока от оптической разности хода в оптичеси чувствительном материален на иг. 2 - то же, в случае, когда пояризатор установлен по направлениям лавных напряжений в объекте; на иг. 3 .- оптическая схема для осуществления предлагаемого способа.Сущность способа заключается в следующем.Для полярископа со скрещенными плоскостями полиризатора и анализатора интенсивность 1 светового пото ка в зависимости от оптической разности ходаимеет вид: 1 = 81 п 1 - 81 п 2/3 (1)2 где- угол между плоскостью пропускания поляризатора и квази- главным направлением напряжений в объекте.Производная от функции 1 равна т.е. пропорциональна синусу разностихода.Переменная часть светового потока,создаваемого модулятором, равна гмЯ1 ОО402181 п В = а. -- у (3)б 81 па 2Ргде о - амплитуда разности хода,создаваемой .модулятором. 45Таким образом измеряя 1 при энаачении= 45 и заданном значении а получим:213 агс 81 п =-(4)ВЕсли установить главные направлеа ния модулятора под углом 45 к плоскости пропускания поляризатора, то синхронно вращая полярископ и моду-. лятор до значения угла 5О, получим, что1 81 п2(5)Это следует из формулы (6) длясветового потока, выходящего из аналиэатора скрещенного полярископа, когда свет проходит через объект с азимутом главных направлений , и разностью хода 8 и модулятор с азимутом главных направлений , и разностью хода1 8 . Ч. аз 1 п - 81 п - 81 п 2( -,)+2 28 .Р+ соз - 81 п - 81 п 2(3.+2 216 а 9 .1 1 + в 1 п - сов - з 1 п 2 + - 81 п Рк2 22 юв 1 п 3 в 1 п 2 81 п 23,. (6)При подстановке в (6) 3 = О и р, 45 получим (5).Из (5) следует, что разность хода в объекте не оказывает влияния иа световой поток, когда поляризатор выставлен по главным направлениям в . объекте. В этом случае, как следует из фиг. 2, частота модуляции удваивается, что является высокоииформативным признаком. для поиска азимута главных направлений объекта. Определив азимут главных направлений объекта синхронным поворотом полярископа и модулятора на угол 3 45, .получим световок потокФ Гъе 3 .,9 а 31 = сов 2 81 п - + 81 п - сов +2 2 2(7)РщПоскольку выбром 3 всегда можно обеспечить сов - в 1 81 п 1 - "-О, 81 п 8 щ Вто переменная часть светового потока в выражении (7) будет равна ч1 "в 1 п о2(8)откуда и следует (4),Постоянная часть светового потока1 из выражения (7) равна1 щ 81 па 2Поскольку фотоприемник воспринимает весь световой поток 1 = 1 +1,то член 1 определяет рабочую точкуна характеристики фотоприемника. Призначительных изменениях 8 рабочаяточка может выйти из границ линейного участка:характеристики фотоприемника, что является основной причинойнеточкости измерений. Чтобы исключить зто, .необходимо независимо от13923 3изменения 1, = 1(6) поддерживатьпостоянную часть светового потока впределах, обеспечивающих работу фотоприемника на линейном участке егохарактеристики, Это достигается пу 5тем использования дополнительногоисточника света, добавляющего илиубавляющего световой поток эа анализатором в соответствии с обратнымзаконом изменения 1 Управление яркостью дополнительного источникасвета осуществляется схемой автоматического регулирования, где в качестве обратной связи используется сигнал на фотоприемнике,Способ осуществляют с помощьюоптической схемы следующим образом.Луч лазера 1 делится полупрозрачным зеркалом 2 на два луча. Первыйлуч с помощью кругового поляризатора 3 приобретает круговую поляризацию, после чего проходит через полярископ .со скрещенными плоскостямиполяризатора 4 и анализатора 5, в поле которого помещен исследуемыйобъект 6, и модулятор 7 оптическойразности хода. Луч, вышедший из анализатора 5, попадает на фотоприемник 8. Второй луч, пройдя через регу- ЗОлятор 9 интенсивности света, управляемый системой 10 управления с помощью полупрозрачного зеркала 11,также попадает на фотоприемник 8Система управления изменяет светопропускание регулятора 9 интенсивнос- Збти .света .так, что интенсивность света на фотоприемнике не выходит запределы линейного участка его характеристики. Усилитель 12 переменноготока. выделяет и усиливает переменную 4 Очасть сигнала, который измеряетсяцифровым вольтметром 13 и наблюдаетсяна осциллографе 14. Иодулятор 7 представляет собой, например, фотоупру гий кристалл, в котором возбуждена 45генератором 15 с помощью пьезодатчика стоячая продольная волна, Подвижкой кристалла относительно просвечивающего луча можно изменять амплитуду модуляции света, достигая ее мак- БОсимума, когда луч попадает в пучность возбужденной в модуляторе волны.Иодулятор имеет возможность вращениявокруг луча как раздельно, так исинхронно с полярископом для ориентирования главных направлений модулятора параллельно главным направлениямв исследуемом объекте .6, Синхронизация сигнала осциллографа 14 осущест 554вляется генератором 15Регулятор 9 интенсивности света представляет собой управляемый фильтр переменной пооэрачности (например, модулятор лазерный МЛ) или фотопластинку, степень почернения которой по участкам соответствует закону изменения светового потока в полярископе.Способ осуществляют следующим образом.Объект 6 помещают в полярископ со скрещенными плоскостями пропускания поляризатора 4 и анализатора 5, просвечивают объект пучком света, устанавливают в полярископ модулятор 7 оптической разности хода так, что главные направления его образуютоугол 45 с плоскостью пропускания поляризатора 4, перемещением модулятора 7 относительно пучка света устанавливают амплитуду модуляции, обеспечивающую наблюдение сигнала на осциллографе 1 З,синхронно вращают .модулятор 7 и полярископ до получения минимума интенсивности светового потока с удвоенной частотой модуляции, по этой величине поворота определяют азимут главных направлений в объекте, устанавливают модулятор 7 иполярископ под углом 45 азимуту главных направлений и измеряют интенсивность потока вольтметром 12, добавляют. дополнительный немодулированный световой поток к выходящему .нэ анализатора световому пучку и величину его интенсивности учитывают при определении напряжений. Оптическую разность кода 8 , создаваемую . иа ряжениями в объекте, определяют по формуле (4).ри измерениях системы 10 управления с помощью регулятора интенсивности 9 света поддерживают интенсивность светового потока иэ фотоприемника 8 в пределах, обеспечивающих работу фотоприемника 8 на линейном участке его характеристики,формула изобретенияСпособ определения напряжений в объекте иэ оптически чувствительного материала, заключающийся в том, что объект помещают в полярископ со скрещенными плоскостями пропускания поляризатора и анализатора, просвечивают объект пучком света, регистрируют интенсивность выходящего из анализатора светового пучка, по которой определяют напряжения, о т л и ч а ющ и й ся тем, что, с целью увелифи Фиг. 8Составитель Б,ЕвстраТехред А.Кравчук орректор И. Иуск Редактор А,Ревин Заказ 3227 Тираж 6800 Ш Государственного комитета СССРо делам изобретений и открытий5., Иосква, Ж, Раушская наб., д. ое одп 11303 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, у оектн 5 1392 чеия точности, устанавливают в полярископ модулятор оптической разности хода так, что главные направления его образуют угол 45 с плоскостью5 пропускания поляризатора, синхронно вращают модулятор и полярископ до пдлучецня минимума интенсивности светового потока с удвоенной частотой модуляции определяют азимут главных нфравлений в объекте, устанавливаютУ модулятор и полярископ под углом45 к азимуту главных направлений,добавляют дополнительный немодулиро.ванный световой поток к выходящемуиз анализатора световому пучку так,чтобы обеспечить работу фотоприемника на линейном участке его характеристики, и по интенсивности светоного цотока модулирующего световойпучок, определяют напряжения.