Оптико-электрический тензодатчик

 

ОПТИКО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕНЗОДАТЧИК , содержащий источник света и расположенные по ходу светового пучка излучающий световод, поляризатор , фотоупругий чувствительный элемент и измерительный канал. отлич ающий с я тем, что, с целью повышения его точности и чувствительности, измерительный канал выполнен в виде четного числа приемных световодов с фазосдвигающими пластинками, установленными между поляризатором и чувствительным элементом, на их входе и фотоприемниками , на выходе, установленных симметрично относительно излучающего световода, плоскости поляризации фазосдвигаюпщх пластинок диаметрально расположенных световодов перпендикулярны, а тензодатчик снабжен мажоритарным анализатором, к i каждой ячейке которого подключены два фототтриемника, установленные (Л на выходе двух диаметрально распоС ложенных световодов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NNNNNNNl

РЕСПУБЛИН

09) (11) А

4(51

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ н ввтаввнон н свинвтвъатвн

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

FO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3593361/25-28 (22) 20.05.83 (46) 30.01.85. Бюл. В 4., (72) Г.О. Агэибеков, А .Н. Кузнецов, И.И. Никифоров, А.Н. Серьезнов и А.К. Шашурии (53) 531. 781. 2(088.8) (56) 1. Патент США В 3645603, кл. 350-149, г1 972.

2. Авторское свидетельство СССР .

М 864001, кл. 0 01 В 11/18, 1981 (пр ототип) . (54) (57) ОПТИКО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕНЗОДАТЧИК, содержащий источник света и расположенные по ходу светового пучка излучающий световод, поляризатор, фотоупругий чувствительный элемент и измерительный канал, отличающийся тем, что, с целью повьппения его точности и чувствительности, измерительный канал выполнен в виде четного числа приемных световодов с фазосдвигающими пластинками, установленными между поляризатором и чувствительным элементом, на их входе и фотоприемниками. на выходе, установленных симметрично относительно излучающего световода, плоскости поляризации фазосдвигающих пластинок диаметрально расположенных световодов перпендикулярны, а тензодатчик снабжен мажоритарным анализатором, к каждой ячейке которого подключены два фотоприемника, установленные на выходе двух диаметрально расположенных световодов.

1 1137

Изобретение относится к экспериментальным методам исследования механических напряжений и деформаций в деталях машин и элементах конст" рукций. 5

Известно устройство для измерения механических напряжений и деформаций, содержащее .волоконный световод, внешние поляризатор и анализатор (1j.

Однако данное устройство облада- 1О ет недостаточной точностью измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является оптико-электрический тензодатчик, t5 содержащий источник света и расположенные по ходу светового пучка излучающий световод, поляризатор, фотоупругий чувствительный элемент и измерительный канал Pj . 20

Однако известное устройство характеризуется недостаточными точностью и чувствительностью при определении величины и направления главных механических напряжений ис- 25 следуемой детали, что связано с необходимостью визуального контроля при измерении ориентации устройств ь относительно главных осей напряжений.

Цель изобретения -. повышение точности и чувствительности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известном оптико-электрическом тензодатчике, содержащем источник света и расположенные по ходу светового пучка излучающий световод, поляризатор, фотоупругий чувствитель. ный элемент и измерительный канал, последний выполнен в виде четного ® числа приемных световодов с фазо сдвигающими пластинками, установлен;ными между поляризатором и чувствительным элементом, на их входе и фотоприемниками на выходе, установленных симметрично относительно излучающего световода, плоскости поляризации фазосдвигающих пластинок диаметрально расположенных световодов перпендикулярны, а тензодатчик 50 снабжен мажоритарным анализатором, к каждой ячейке которого подключены два фотоприемника, установленные на выходе двух диаметрально расположенных световодов. 55

На фиг. 1 изображена конструктивная схема оптико-электрического тензодатчика, на фиг. 2 — сечение

295 2 А-А на фиг. 1 (соединение тензодатчика с мажоритарным анализатором).

Оптико-электрический тензодатчик содержит источник 1 света и расположенные по ходу светового пучка излучающий световод 2, поляризатор 3, фотоупругий чувствительный элемент

4 и измерительный канал, выполненный в виде четного числа приемных световодов 5 с ф@эосдвигающими пластинками б, установленными между поляризатором З.и чувствительным элементом 4, на их входе и фотоприемниками 7 на выходе, установленных симметрично относительно излучающего световода 2, в плоскости поляризации диаметрально расположенных световодов 5 перпендикулярны, а тензодатчик снабжен мажоритарным анализатором 8, к каждой ячейке которого подключены по два фотоприемника 7, установленных на выходе двух диаметрально расположенных световодов 5. Тензодатчик установлен на поверхности ис-. следуемой детали 9.

Тензодатчик работает следующимобразом.

Ф

I !

Пучок света от источника 1 света по излучающему световоду 2 проходит до поляризатора 3, в котором становится плоскополяризованным. Поляризованный свет поступает в фотоупругий чувствительный элемент.4 и отражается от поверхности исследуемой детали 9.

Под действием механических напряже-ний в фотоупругом чувствительном элементе 4 в соответствии с пьезооптическим эффектом пучок света расщепляется на два луча, плоскости поляризации. которых взаимноперпендикулярны.

При этом плоскости, по которым действуют главные механические напряжения, соответствуют. главным плоскостям поляризации фотоупругого чувствительного элемента 4. Отраженные пучки попадают на фазосдвигающие пластинки 6, проходят через те из них, плоскости поляризации которых совпадают с плоскостями поляризации отраженного света, и по соответствующим приемным световодам 5 поступают на фотоприемники 7.

Сигналы с каждой пары фотоприемников

7, установленных на выходе двух диаметрально расположенных светодиодов 5, поступают на соответствующую ячейку мажоритарного анализатора 8.

Таким образом, мажоритарный анали11З7295

ВНИИПИ Заказ 10509/28 Тираж 651 Подписное

Филиал ШШ "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

; затор 8 позволяет не только определить главные механические напряже- ния, но и .их напряжение по максимуму показаний соответствующих ячеек. Каждая ячейка определяет .величину механических напряжений по одной оси.

Четыре ячейки дают картину распределения механических напряжений по двум связанным системам ортогональных осей, сдвинутых между собой на 45о.

Предлагаемый тенэодатчик характеризуется простотой и компактностью конструкции, удобством в пользовании и воэможностью автоматизировать процесс определения величины и на-. правления главных механических напряжений. Устройство представляет собой оптический щуп, с помощью которого можно достаточно быстро и с высокой точностью обследовать большое количество исследуемых точек.