Оптический измеритель давления

 

Изобретение относится к приборостроению и позволяет расширить диапазон измеряемого давления. Для этого в оптическом измерителе давления с двумя поляризационно-оптическими каналами, содержащем источники 1,2 монохроматического излучения, скрещенные поляризаторы 3,4 и 5,6, четвертьволновые фазовые пластинки 7,8, фотоприемные устройства 10,11 и чувствительный элемент 9, введенный измерительный прибор 12 со шкалами "грубого" и "точного" отсчетов подключен к фотоприемному устройству каждого канала, фазовая пластинка 7 выполнена переключаемой, а чувствительный элемент 9 выполнен из кристалла, обладающего различными значениями пьезооптических коэффициентов и/или с различными толщинами просвечивания по оптическим осям каналов. Это позволяет получить по каналу "точного" отсчета коэффициент преобразования давления в изменение интенсивности проходящего света в 10 раз больший, чем по каналу "грубого" отсчета, и реализовать многодиапазонный метод измерения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 Ь 11/00

5 fuЙ4 М3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCKOMY СВМДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4308425/24-10 (22) 22.09.87 (46) 07.10.89. Бюл. Ф 37 (72) Б.M.Êàðíàóõ, Б.Г.Мыцык, P.Ë.Çåìлинский и В.И.Махомет (53) 53 1.787 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 351103, кл. G 01 L 1/16, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Ф 383406, кл. G 01 L 1/24, 1971. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и позволяет расширить диапазон измеряемого давления. Для этого в оптическом измерителе давления с двумя поляризационно-оптическими каналами, содержащем источники 1, 2 монохроматического излучения, скрещенные поляризаторы 3, 4 и 5, 6, четверть2 волновые фазовые пластинки 7, 8, фотоприемные устройства 10, 11 и чувствительный элемент 9, введенный измерительный прибор 12 со шкалами

"грубого" и "точного отсчетов подключен к фотоприемному устройству кождого канала, фазовая пластинка 7 выполнена переключаемой, а чувствительный элемент 9 выполнен из крис-. талла, обладающего различными значениями пьезооптических коэффициентов и/или с различными толщинами просвечивания по оптическим осям каналов.

Это позволяет получить по каналу

"точного" отсчета коэффициент преобразования давления в изменение интенсивности проходящего света в 10 раз больший, чем по каналу "грубого™ отсчета, и реализовать многодиапазонный метод измерения. 4 ил.

3 151337

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления.

Целью изобретения является расши5 рение диапазона измеряемого давления.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства; на фиг.2 — графики зависимостей относительной интенсивности света от давления для каналов "точного" (а) и "грубого" (б) отсчетов, на фиг.3 условно изображены шкалы измерительного прибора для каналов "точного" (а) и "грубого" . (б), отсчетов; на фиг.4 — схема вырезания кристаллического чувствительного элемента (х, у, z — оси оптической индикатрисы," а, Ь, с — кристаллографические оси).

Оптический измеритель давления 20 (фиг.1) содержит два поляризационно-оптических канала, каждый из которых содержит источник 1, 2 монохроматического излучения, два скрещен- ных поляризатора 3, 4 и 5, 6, установленные между поляризаторами 3, 4 и 5, 6 в диагональном положении четвертьволновую фазовую пластинку 7, 8 и пьеэооптический чувствительный элемент 9, и фотоприемное устройство

i0 11, подключенное к соответствующему входу измерительного прибора 12 со шкалами "точного" и "грубого" отсчетов. Фазовая пластинка 7 — переключаемая, фазовая пластинка 8 — не- 35 подвижна.

Чувствительный элемент 9 выбирается таким образом, чтобы его пьеэооптические коэффициенты (ПОК) по взаимно перпендикулярных направлени- 40 ях просвечивания отличались между собой по абсолютной величине в несколько раз. Направлению просвечивания с большим ПОК соответствует, как правило, большая толщина элемента 9. 45

В качестве чувствительного элемента

9 может быть использован кристалл диглициннитрата (ДГН), обладающий сравнительно большой механической прочностью (400 кг/см ) и широкой областью прозрачности (О 25-1,9 мкм) и существенно отличающимися по величине ПОК для взаимно перпендикулярных направлений просвечивания (соответственно, 46,9 10 м,/н и 16,9 л10 м2/н для каналов "точного" и

"грубого" отсчетов). Толщины чувствительного элемента во взаимно перпендикулярных направлениях просвечивания

7 4 подобраны таким образом, чтобы число полуволн зависимости относительной интенсивности света от давления (фиг.2) для каналов "точного" и "грубого" отсчета отличалось в 10 раз.

При этом, толщина чувствительного элемента вдоль оси канала точного отсчета 15 мм, а вдоль оси канала грубого отсчета 4,2 мм.

Измеритель давления работает следующим образом.

Луч света от источника 2 монохроматического излучения, пройдя поляризационно-оптическую систему, состоящую из скрещенных поляризаторов 4, 6 и установленных между ними в диагональное положение четвертьволновой фаэовой пластинки 8 и чувствительного элемента 9, модулируется по интенсивности в результате фотоупругого взаимодействия при действии на чувствительный элемент 9 одностороннего давления.

Порядок измерения давления по каналам "грубого" (Г) и "точного (Т) отсчетов следующий. Если при действии давления интенсивность Х„ по каналу Г изменится от 0 до 10 (фиг.2б), одновременно по каналу Т интенсивность I» изменится от точки 1 до точки 2 (фиг.2а) (первый диапазон измерений). Дальнейшее увеличение давления приводит к изменению I за пределами линейного участка зависимости

Т (Р„„), Выключение четвертьволновой фазовой пластинки 7 (фиг.1) из канала Т переводит значение Хт в начало линейного участка — в точку 1 (фиг.2а).

При дальнейшем увеличении давления значение I изменится от 0 до 10 (от точки 1 до точки 2), а значение

I — в пределах от 10 до 20 (второй диапазон измерений). Включение фазовой пластинки 7 переводит значение

I на линейный участок в точку 3. При дальнейшем увеличении давления значение Хт уменьшается налинейном участке

I от точки 3 до точки 4, который проградуирован в возрастающих значениях давления. Значение Хг при этом изме- . нятся в пределах от 20 до 30 (третий диапазон) и т.д. Таким образом, включая и выключая фазовую пластинку 7, можно всегда вывести рабочую точку на линейные участки зависимости Т (Р,„) .

На шкале точного отсчета (фиг.За) .указаны диапазоны давления, в пределах которых возрастающее давление

15

5 15133

Р„измеряется при увеличении интенсивности Тт(1, 2, 5, 6, 9, 10) или при уменьшении Т (3, 4, 7, 8) . Измерительный прибор 12 снабжен пере11

5 ключателем диапазонов шкалы точного" отсчета, связанным с фазовой пластинкой 7. Номер диапазона "точного" отсчета определяется по шкале "грубого" отсчета (фиг.3б).

Таким образом, преимуществом предлагаемого оптического измерителя давления является расширение диапазона измеряемого давления при сохранении высокой точности измерений.

Формула изобретения

Оп тич е ский измерит ел ь да вле ни я, содержащий два взаимно перпендикуляр- 2О ных поляризационно-оптических канала, каждый из которых состоит иэ источника монохроматического излучения, двух скрещенных поляризаторов, четвертьволновой фазовой пластинки, фотоприе- 25 много устройства и пьеэооптического чувствительного элемента, общего для обоих каналов, расположенного в точ-; ке пересечения каналов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемого давления, он снабжен измерительным прибором со шкалами "грубого" и "точного" отсчетов, пьезоолтический чувствительный элемент выполнен из кристалла, обладающего различными значениями пьезооптических коэффициентов, соответствующих направлениям просвечивания вдоль оптических осей каналов при направлении давления, перпендикулярном оптическим осям каналов, и/или с различными толщинами в направлениях просвечивания по оптическим осям каналов, причем четвертьволновая фазовая пластинка канала точного отсчета выполнена переключаемой, а измерительный прибор подключен к фотоприемному устройству каждого канала.

15133 77

Щ ЯО 160

gaze

Составитель И.Сумцов

Техред А.Кравчук Корректор Э.Лончакова

Редактор М.Гунько

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 6075/45 Тираж 789 Подписное

ИИИИ î î