Устройство для измерения давления

(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) Авторское свидетельство СССР М 305372, кл. 6 01 (. 1/24, 1971.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения. давления, Цель изобретениярасширение диапазона измеряемого давления при сохранении точности. Устройстводля измерения давления содержит источник 1 монохроматического излучения, два поляризатора 2 и 3, фотоупругий чувствительный элемент 4, фазовую пластинку 5 в одну восьмую длины световой волны, фотоприемник 6, измерительный прибор 7, схему 8 сравнения фотоэлектрического сигнала с двумя опорными сигналами, поворотное устройство 9. Под действием давления фото- упругий чувствительный элеМент изменяет фазу световой волны, в результате выходной сигнал фотоприемника 6 меняется по синусоидальному закону. Прибор работает на линейном участке синусоиды, при выходе за пределы линейного участка срабатывает схема 8 сравненияи выдает сигнал на поворотное устройство.9, которое поворачивает пластину в 1/8 длины волны на 90 и снова выводит прибор на линейный участок рабочей характеристики. Одновременно схема сравнения выдает сигнал номера шкалы. 2 ил 1 табл.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления,Цель изобретения - расширение диапазона измеряемого давления при сохранении точности.На фиг. 1 изображено устройство для измерения давления, принципиальная схема; на фиг. 2 - зависимость фотоэлектрического сигнала Оф от давления р,Устройство для измерения давления состоит из источника 1 монохроматического излучения, двух скрепленных поляризаторов 2 и 3, установленных между ними в диагональное положение фотоупругого чувствительного элемента 4 и фазовой пластинки 5 в одну восьмую длины световой волны, выполненной с возможностью многократных вращений на угол 90 о; фотоприемника 6, измерительного прибора 7, снабженного цифровым индикатором диапазонов давления и двумя шкалами отсчета с индикаторами верхней и нижней шкал, схемы 8 сравнения фотоэлектрического сигнала с двумя опорными сигналами, поворотного устройства 9,Устройство., работает следующим образом.Соотношение, описывающее пропускание света поляризационно-оптической системой, состоящей из двух скрещенных поляризаторов и установленных между ними в диагональное положение двух кристаллических пластинок, имеет вид= о зи у,Ь 1 +Ь 2), (1) где о - максимальная интенсивность света, прошедшего указанную оптическую систему;Л- длина световой волны;Ь 1 и Ьг - разности хода, вносимые первой и второй кристаллическими пластинками,знак "+" перед Ь 2 обозначает, что одноименные оси индикатрис кристаллических пластинок параллельны (параллельные индикатрисы), а "-" - . укаэанные оси индикатрис взаимно перпендикулярны (скрещенные индикатрисы).- -ЛПусть начальное Ь 1 = О, Ь 2 =-, так как вторая пластинка обладает разностью хода в одну восьмую длины световой волны. Подстановка этих значений Ь 1 и Ьг в (1) дает 1=о 3 и 8, что соответствует началу2 Ллинейного участка первой полуволны зависимости (1), Первая кристаллическая пластинка является чувствительным элементом, в котором под воздействиемвнешнего давления индуцируется разностьхода Ь= Ко р,для большинства твердыхтел индицировэнная разность хода пропор 5 ционэльна давлению (Ко=О Ь 1/бр - пьеэооптический коэффициент преобразовании),Следовательно, в случае параллельных индикатрис кристаллических пластинок формула (1) перепишется в виде10 2 л Ло зи (Кор+8), (2)Соответственно фотоэлектрическийсигнал Оф фотоприемника 6 описываетсяаналогичной зависимостьюОф- Офз 2 (Р К,+Л), (3)где Ооф - величина фотоэлектрического сигнала, соответствующая интенсивности.света о (фиг; 2. график 1).Если фазовую пластинку 5 повернуть на20 90 вокруг оп ической оси, что соответствует положению скрещенных индикатрис чувствительного элемента 4 и фазовойпластинки 5, то перед Ьг в (1) будет знак,фиг. 2, график 2).Вычтем разности хода зависимостей (3)30 и(4) Л Л Лд Ь = (Кор + -) - (Кор - -) = -, (5)8 8 4Таким образом, поворот фазовой пластинки на 90 соответствует изменению35 суммарной разности хода на д. Этот ФактЛиспользован в работе устройства.Очевидно, что равенство (5) справедливо и для случая, когда начальное Ь 1-0,40 Пусть давление р изменяется от 0 до .значения рв. Значения р=О и рфрв соответствуют точкам А и В зависимости (3), которые ограничивают линейный участок первойполуволны этой зависимости. Пусть участок45 АВ соответствует изменению разности ходаЛв чувствительном элементе на 4. Величинадавления на участке АВ зависимости(3), соответствующему первому диапазону изме 50 ряемого давления, регистрируется попервой шкале измерительного прибора 7,на цифровом индикаторе диапазонов давления при измерении последнего нэ участкеАВ включена цифра "0",Вточке В сигнал Оф Оестановится равным одному из опорных сигналов, которыевыравниваются схемой 8 сравнения, В этотмомент схема 8 сравнения вырабатываетсигнал Овых 1, который с выходапоступает5 10 15 20 30 Дальнейшее увеличение давления приводит к изменению Оф уже йа линейном участке уменьшающейся зависимости Оф (участок В 1 А 2). При этом регистрация давления происходит по нижней шкале измери тельного прибора 7, включен индикатор нижней шкалы. В точке Аг сигнал Оф равен второму опорному сигналы Од. В этот момент схема 8 сравнения вырабатывает сигнал Овых, включающий поворотное устройство 9, которое поворачивает фазовую пластинку на 90. Тем самым рабочая точка переводится в точку В 2 участка ВгАз уменьшающей зависимости Оф(р). Одновременно схема 8 сравнения сигналом Овыхи 4 увеличивает на единицу показания цифрового индикатора диапазонов давления - включена цифра "3", кодовый сигнал которой не переключает индикаторы шкал изме 40 50 уменьшающей зависимости графика 1 (фиг.2). Одновременно в схеме 8 сравнения вырабатывается сигнал Овцхи, который опять увеличивает на единицу показания цифрового индикатора диапазонов давления - включает цифру "2", кодовый сигнал которой включает индикатор второй шкалы измерительного прибора 7 (таблица).Дальнейшее увеличение давления приводит к изменению Оф опять на линейном участке возрастающей зависимости Оф(р) (фиг. 2, участок А 1 В 1), В момент, когда Оф=Ом=Ов, схема 8 сравнения вырабатывает сигнал, включающий поворотное устройство 9, которое опять. поворачивает фазовую пластинку 5 на угол 90 и устанавливает ее в положение параллельных.индиАкатрис, т, е. прибавляет д к суммарной разности хода, Это не приводит к изменению сигнала Оф, но переводит рабочую точку в начало линейного участка, 8141 уменьшающей зависимости графика 1 (фиг;2), Одновременно в схеме 8 сравнения вырабатывается сигнал Овцхп, который опять увеличивает на единицу показания цифро. 2 вого индикатора диапазонов давления - включает цифру "2", кодовый сигнал которой включает индикатор второй шкалы измерительного прибора 7 (таблица),рительного прибора, т. е. давление измеряется по второй шкале (таблица).При дальнейшем увеличении давления устройство работает аналогично. Для снятия отсчета суммируются показания цифрового индикатора диапазонов давления (грубый отсчет давления) и соответствующей шкалы измерительного прибора (точный отсчет давления),Если в некоторый момент давление начнетуменьшаться, поменяется знак изменения сигнала фотоприемника Оф, При этом схема 8 сравнения изменяет знак сигнала Оцхя, т. е. в этом случае при достижении значения Оф, равного величине одного из опорных сигналов, схема 8 сравнения вырабатывает сигнал Овых, который приводит к повороту на 90 фаэовой пластинки 5, и (- Овцхп), который уменьшает на единицу показание цифрового индикатора диапазонов давления измерительного прибора 7 и т. д.В дальнейшем работа устройства аналогична описанной,Формула изобретения Устройство для измерения давления, содержащее источник монохроматическогоизлучения, два скрещенных поляризатора, установленные между ними в диагональное положение фотоупругий чувствительный элемент и фазовую пластинку, а также фотоприемник, о тл и ч а ю где е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемогодавления при сохранении точности, в него введены измерительный прибор с двумя входами - грубого и точного отсчета, схема сравнения измеряемого сигнала с двумя опорными сигналами и электромеханическое поворотное устройство, связанное механически с фазовой пластинкой, при этомфазовая пластинка вьполнена с разностью хода в одну восьмую световой волны и установлена с возможностью вращения на угол900, причем вход схемы сравнения подключен к выходу фотоприемника, первый выход - к управляющему входу электромеханического поворотного устройства, а второй выход - к входу грубого отсчета измерительного прибора, вход точного отсчета которого соединен с выходом фотоприемника,1716344Составитель А.Зосимов Редактор М,Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская каз 605 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 1