Пьезооптический акселерометр

 

Изобретение относится к линейным акселерометрам, предназначенным для измерения ускорения объектов различного класса и назначения. Цель изобретения - повышение точности измерения ускорений. В процессе измерения излучение от источника 1 света проходит через поляризатор 2, главная ось которого направлена вертикально по измерительной оси, четвертьволновую фазовую пластинку 3, фотоупругий элемент 4, компенсатор 6, анализатор 7 на фотоприемник 8. Деформация фотоупругого элемента 4 под инерционной нагрузкой, передаваемой массой 5, приводит к изменению степени двулучепреломления, при этом выходной сигнал с фотоприемника является мерой измеряемого ускорения. Благодаря тому, что компенсатор 6 выполнен из того же материала, что и фотоупругий элемент, имеет одинаковую с ним форму и толщину по оси оптического канала и развернут своей главной оптической осью на 90° к фотоупругому элементу, имеет место температурная компенсация акселерометра. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

89216 А 1 (19) 0!1 (Sl)S G 01 Р 15!08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР (21) 4451306/24-10 (22) 05.07.88 (46) 30.08.90. Бюл. Ф 32 (?!) Горьковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по нормализации в машиностроении (72) Х.Ф.Гитерман, Н.В.Жукова, И.Д.Конюхова и В.П.Лебедев (53) 531.768 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 794548, кл. С 01 P 15/09, 1978.

Spiljman Iã. Nultimode filегоptic akcelегоmeter based on the

photoelastic effect. — Арр1. opt., 1982, v. 21, 11- 15, рр. 2653- 2655. (54) ПЬЕЗООПТИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОИЕТР (57) Изобретение относится к линейным акселерометрам, предназначенным для измерения ускорения объектов различного класса и назначения. Цель изобретения — повышение точности измерения ускорений. В процессе измерения излучение от источника 1 света проходит через поляризатор 2, главная псь которого направлена вертикально по измерительной оси, четвертьволновую фазовую цластину 3, фотоупругий элемент 4, компенсатор 6, анализатор 7 на фотоприемник 8. Деформация фотоупругого элемента 4 под инерционной нагрузкой, передаваемой массой 5, приводит к изменейию степени двулучепреломления, при этом выходной сигнал с фотоприемника является мерой измеряемого ускорения. Благодаря тому, что компенсатор 6 выполнен из того же материала, что и фотоупругий элемент, имеет одинаковую с ним форму и толщину по оси оптического канала и развернут своей главной о оптической осью на 90 к фотоупругому элементу, имеет место температурная компенсация акселерометра. 1 ил.

1589216

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к линейным акселерометрам с фотоупругим чувствительным элементом, и может быть использовано для измерения ускорений объектов различного класса

И назначения.

Цель изобретения — повышение точйости измерения ускорений.

На чертеже представлена упрощенная конструкция пьезооптического акселерометра.

Пьезооптический акселерометр содержит источник света 1, поляризатор четвертьволновую фазовую пластинку 3, фотоупругий элемент 4, инерционную массу 5, компенсатор 6, анализатор 7, фотоприемник 8.

Акселерометр работает следующим ЯО образом, Излучение от источника света 1 проходит через поляризатор 2, главная ось которого выставлена вертикально (по направлению измеритель- 25 ной ocR)> четвертьволновую фазовую пластинку 3, главная ось которой о выставлена под углом 45 к вертикали, фотоупругий элемент 4 с прикрепленной к нему инерционной массой 5, компенсатор 6, анализатор 7, главная ось которого выставлена под углом 90 к вертикали, фотоприемник 8„

Главные оси фотоупругого элемента и компенсатора выставляются соответстветственно под углами 0 и 90 к вертикали.

Акселерометр работает следующим образом.

При наличии измеряемого ускоре- 0

Ния фотоупругий элемент подвергается сжатию или растяжению, прн этом меняется составляющая двулучепреломленного света, прошедшего через фотоупругий элемент 4. В общем виде ве- g5 личину фототока фотоприемника 8 можно определить по формуле

Х =- — (сов(Ф -Ф ) sin 29) Фя, (1)

К

50 где К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от мощности излучения источника света;

Ф р, Ф вЂ” величины естественного двулучепреломления в фотоупру55 гом элементе и компенсаторе, g — угол главной оси анализатора по отношению к вертикали, Ф вЂ” величина двулучепреломления, вызванного измеряемым ускорением.

При изменении температуры окружающей среды вследствие линейного расширения изменяются толщины фотоупругого элемента и компенсатора. Величина двулучепреломления света, прошедшего через.фотоупругий элемент, будет Ф +

+ 4Ф. Так как компенсатор выполнен из того же материала и той же толщины, что и фотоупругий элемент, то величина двулучепреломления света, прошедшего через компенсатор, будет (Ф +4Ф), т. е. Д Ф = 4 Ф

В этом случае формула (1) при Фр =

= Ф и О = 4S преобразуется к виду

Это позволяет заключить, что приведенная схема пьезооптического акселерометра не чувствительна к нестабильности температуры окружающей среды, а выходной сигнал с фотоприемника является мерой измеряемого ускорения.

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

Пьезооптический акселерометр, содержащий фотоупругий элемент, нагруженный инерционной массой, и оптический канал, состоящий иэ источника поляризованного света, фаэовой четвертьволновой пластинки, расположенных по одну сторону от фотоупругого элемента, анализатора и фотоприемника, расположенных по другую сторону от фотоупругого элемента, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен компенсатором, установленным между фотоупругим элементом и анализатором, выполненным из того же материала„ что и фотоупругий элемент, и имеющим ту же форму н толщину в направлении оси оптического канала, при этом главная оптическая ось компенсатора расположена относительно главной оптической оси фотоупругого элемента под углом 90 в плоскости, перпендикулярной оси оптического канала,