Цифровой магнитооптический датчик давления

(51)5 6 01 1 11 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК ПАТЕНТУ(54) ЦИФРОВОЙ МАГНИТДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения упругих напряжений в условиях действия электромагнитных помех,Целью предлагаемого изобретения является расширение динамического диапазона и повышение степени линейности зависимости числа импульсов на выходе устройства от приложенного давления,На фиг. 1 представлена схема устройства в целом. На фиг. 2 показан способ изготовления чувствительного элемента датчика для приведенного ниже примера, На фиг. 3 представлена зависимость числа доменов в пластине от приложенного давления согласно приведенному примеру.Устройство работает следующим образом (фиг, 1). Излучение лазера 1 пасредст(57) Использование: в приборостроении для измерения упругих напряжений в условиях действия электромагнитных помех. Сущность изобретения: устройство содержит лазер, световод, тензодатчик, микролинзу, пленочный поляроид, пластину, электромагнитный привод, анализатор, обьектив, световод, фотоприемник, усилитель, триггер Шмитта, осциллограф и частотомер. Пластина выполнена из прозрачного ферромагнетика, имеющего кубическую магнитную анизотропию и отрицательную константу кубической магнитной анизотропии, вырезана в кристаллографической плоскости (1, 1, О) и имеет линейное начальное распреде.-,зние упругих напряжений от 0 до макси.,ального значения в направлении кристаллографической оси (1, 1, О), 3 ил. вом световода 2 передается в корпус 3 тен- - а зодатчика. Микролинза 4 фокусирует пучок Я) света через пленочный поляроид 5 на повер-р хность пластины 6, которая выполнена из прозрачного ферромагнетика, имеющего кубическую магнитную анизотропию и отрицательную константу кубической магнитной анизотропии, вырезана в кристаллографи. г ческой плоскости (1, 1, О) и имеет линейное начальное распределение упругих напряже. ний от 0 до максимального значения в на- )( р правлении кристаллографической оси 1, 1, О), Сканирование пучка осуществляет миниатюрный электромагнитный привод 7, колеблющий микролинзу в плоскости, перпендикулярной оптической оси и в нэ. правлении кристаллографической оси 1, 1, О пластины. Прошедшее анализатор 8 излу 1831669чение собирается объективом 9 в световод 10, С выкода световода излучение направляется на фотоприемник 11, Электрический сигнал от фотоприемника обрабатывается электронной схемой, включающей усилитель 12 и триггер Шмидта 13, а затем анализируется осциллографом 14 и частотомером 15, Внешнее давление прилагается к незакрепленному концу прозрачной деформируемой подложки 16, к которой приклеена пластина б, в направлении, перпендикулярном плоскости подложки. при этом происходит растяжение подложки, а значит и пластины, в направлении от незакрепленного конца подложки к закрепленному. Пластина приклеена к подложке так, что направление от незакрепленного конца подложки к закрепленному совпадает с кристаллографической осью 1, 1, О пластины. Диапазон прилагаемых давлений определяется геометрическими размерами пластины ферромагнетика и подложки, их упругими свойствами, а также способом приложения давления к подложке, т,е. площадью контакта между подложкой и объектом, оказывающим давление.П р и м е р, Чувствительный элемент выполнен в виде пластины железо-иттриевого граната, вырезанной в плоскости (1, 1, О) и "неоднородно" приклеенной к стеклянной подложке так, что направление от незакрепленного конца подложки к закрепленному совпадает с направлением кристаллографической оси(1, 1, 0. Размеры пластины; ширина - 2 мм, длина - 2 мм, толщина пластины - 50 мкм, Подложка закреплена одним концом и имеет: длину - 5 см, ширину - 2 см, толщину - 0,2 см. Пластина приклеена на расстоянии 2 см от места закрепления подложки, Коэффициент Пуас.сона стекла - 0,2, модуль Юнга - 5,6 10 бп/см . Давление оказывается путем расгположения на конце подложки стеклянной пластинки, на которую ложатся предметы, имеющие заданный вес. Таким образом, контакт между подложкой и объектом, оказывающим давление, постоянен и равен по площади 1 см .гСпособ изготовления чувствительного элемента показан на фиг. 2. На стеклянную подложку 1 наносится капля клеящего вещества, в данном случае канифоли 2.На поверхности стекла формируется выступ, используя цилиндрический по форме немагнитный материал 3, в частности человеческий волос. Направление выступа перпендикулярно направлению подложки от незакрепленного конца к закрепленному, т.е. направлению растяжения в датчике. Длина выступа равна ширине пластины, Во на прямоугольной подложке, которая жестко закреплена одним концом так, что направление от незакрепленного конца подложки к закрепленному совпадает с кри сталлографической осью (1, 1, 0) пластины,при этом пластина имеет линейное начальное распределение внутренних упругих напряжений от 0 до максимального значения в направлении кристаллографической оси (1,1, О),5 10 15 2025 30 35 40 4550 лос погружается в канифоль и сверху накладывается пластина ЖИГ 4, .вырезанная в плоскости (1, 1, 0) так, что направление кристаллографической оси (1, 1, О пластины перпендикулярно направлению выступа, т.е, направлено по направлению от незакрепленного конца подложки к закрепленному. При этом пространство между пластиной, подложкой и выступом заполнено клеем. После затвердевания клеящего вещества, относительно тонкая пластина ЖИГ претерпевает достаточно сильную деформацию (фиг. 2 б), т,е. в пластине появляется распределение упругих напряжений, близкое к линейному.Изменение числа фарадеевских доменов, происходящее в пластине в зависимости от механического напряжения в ней, а значит и от прилагаемого давления Р, показано на фиг. 3.Преимущества предлагаемого устройства по линейности и динамическому диапазону обеспечиваются наличием в пластине начального линейного распределения напряжений. Динамический диапазон в случае предлагаемого технического решение шире, чем в случае прототипа эа счет того, что характер рабочей зависимости, в отличие от прототипа, постоянен.Формула изобретения Цифровой магнитооптический датчик давления, включающий оптически связаннь 1 е между собой источник излучения, световод, поляризатор, оптическую фокусирующую систему пространственного сканирования пучка излучения, чувствиТельный элемент, содержащий пластину прозрачного ферромагнетика, жестко закрепленную на прозрачной деформируемой подложке, анализатор, оптическую систему ввода излучения в световод и фотоприемник, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона и обеспечения линейности характеристики датчика, пластина прозрачного ферромагнетика выполнена из материала с кубической магнитной анизотропией и отрицательной константой кубической магнитной анизотропии, вырезана в кристаллографической плоскости (1, 1, 0) и закреплена.Пилипенко Заказ 2549 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Га