Пьезооптический преобразователь динамических величин

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений переменных сил, давлений, ускорений и других динамических величин. Целью изобретения является повышение точности за счет снижения погрешностей, обусловленных изменениями статической деформации чувствительного элемента преобразователя . Два пучка света от источников 1 проходят через поляризатор 2, плоскость которого составляет угол 45° с направлением силы, чувствительный элемент 3, фазовые пластинки 4, 5 и попадают на фотоприемники 7, 8. Фазовые пластинки 4 и 5 установлены так, что ось наибольшей (или наименьшей) скорости составляет угол 45° с плоскостью пропускания поляризатора, и отличаются по толщине на четверть длины волны света, а по фазовому сдвигу - на 90°. Сигналы с фотоприемников Ui и U2 поступают на вход блока 9 обработки сигналов, который производит операцию U v Oi + Оа . С выхода блока 9 обработки сигнал поступает на вход регистратора 10. На другой вход регистратора 10 поступает сигнал Ui (или Ua) с выхода одного из фотоприемников для регистрации формы сигнала (или его фазы). Сигнал U пропорционален амплитуде динамического напряжения и не зависит от величины статических напряжений чувствительного элемента 3, т. е. от положения рабочей точки на преобразовательной кривой устройства. 1 ил. 6

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4664250/10 (22) 13,02.89 (46) 15.04.91. Бюл. N.. 14 (71) Горьковский филиал Всесоюзного научно — исследовательского института по нормализации в машиностроении (72) Х.Ф. Гитерман, И.Д. Конюхова и С.В. Сорокин (53) 531.768 (088.8) (56) Авторское свидетел ьство СССР

N. 442425, кл. 6 01 P 15/08, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 567966, кл. 6 01 1 1/24, 1976. (54) ПЬЕЗООПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений переменных сил, давлений, ускорений и других динамических величин.

Целью изобретения является повышение точности за счет снижения погрешностей, обусловленных изменениями статической деформации чувствительного элемента преобразователя. Два пучка света от источни. Ж 1642403 А1 (я)5 G 01 Р 15/09, G 01 1 1/24 ков 1 проходят через поляризатор 2, плоскость которого составляет угол 45 с направлением силы, чувствительный элемент 3, фазовые пластинки 4, 5 и попадают на фотоприемники 7, 8. Фаэовые пластинки 4 и 5 установлены так, что ось наибольшей (или наименьшей) скорости составляет угол 45 с плоскостью пропускания поляризатора, и отличаются по толщине на четверть длины волны света, а по фазовому сдвигу — на 90 .

Сигналы с фотоприемников U> и Uz поступают на вход блока 9 обработки сигналов кото ый производит операцию U = Vi + 02

С выхода блока 9 обработки сигнал поступает на вход регистратора 10. На другой вход регистратора 10 поступает сигнал V> (или

Uz) с выхода одного из фотоприемников для регистрации формы сигнала (или его фазы).

Сигнал 0 пропорционален амплитуде динамического напряжения и не зависит от величины статических напряжений чувствительного элемента 3, т. е. от положения рабочей точки на преобразовательной кривой устройства.

1 ил.

1642403 где К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый пьеэооптической константой

10 материала чувствительного элемента, длиной пути луча в чувствительном элементе, длиной волны света;

0 — амплитуда переменного напряжения в чувствительном элементе;

15 в и rp — частота и фаза динамического напряжения;

Ф вЂ” двулучепреломление, обусловленное деформацией, вызванной изменением температуры или другими причинами.

Подставляя последнее выражение в уравнение для сигнала, получают уравнение

U =Ко/ 2, Преобразователь работает следующим образом. 25

Два пучка света от источников 1 проходят через поляризатор 2, плоскость пропускания которого составляет угол 45 с направлением действия силы Р, деформирующей чувствительный элемент 3, выполненный в 30 виде прямоугольного параллелепипеда.

Возникающие в чувствительном элементе 3 нормальные напряжения направлены перпендикулярно пучку света. Фазовые пластинки 4 и 5 установлены одинаково, так что 35 ось наибольшей (или наименьшей) скорости составляет угол 45 с плоскостью пропускания поляризатора. Пластинки 4 и 5 отличаются по толщине на А /4, где 1 — длина волны света, по фазовому сдвигу они отли- 40 чаются на 90 . Например, пластинка 4 создает фазовый сдвиг 45, а пластинка 5— фазовый сдвиг 135 . Анализатор 6 установлен скрещенно (или параллельно) с поляризатором 2, Два пучка света, пройдя через 45 чувствительный элемент 3, фазовые пла- . стинки 4 и 5 и анализатор 6, попадают на фотоприемники 7 и 8.

Сигналы 01 и Uz с выходов фотоприемников поступают на вход блока 9 обработки 50 сигналов. Блок обработки и оизводит над

° ними операцию U = 0 + 0г, С выхо- да блока обработки сигнал поступает на вход регистратора 10, На другой вход регистратора 10 поступает сигнал 0> или Ug с 55 выхода одного из фотоприемников для регистрации осциллограммы сигнала (или его фа зы).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения переменных сил, давлений, ускорений, деформаций и других динамических величин, Цель изобретения — повышение точности за счет снижения погрешностей, обусловленных изменениями статической деформации чувствительного элемента преобразователя.

На чертеже схематически изображен пьезооптический преобразователь динамических величин.

Преобразователь содержит два идентичных источника 1 света (можно заменить одним источником), поляризатор 2, чувствительный элемент 3, фазовые пластинки 4 и

5, анализатор 6, два идентичных фотоприемника 7 и 8, блок 9 обработки сигналов и блок 10 регистрации (возможно выполнение отдельных поляризатора и. анализатора в каждом канале), Переменные сигналы в первом и втором каналах определяются соотношениями:

U> = К о сов Ф, sin (m t + rp );

Uz = Кosln Cb ° sin (вт+ р), из которого следует, что сигнал U пропорционален амплитуде динамического напряжения о и не зависит от положения рабочей точки Фо.

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность измерения за счет уменьшения флуктуаций чувствительности преобразователя, обусловленнои изменением положения рабочей точки, Формула изобретения

Пьезооптический преобразователь динамических величин, содержащий фотоупругий чувствительный элемент и оптически согласованные с ним два измерительных канала, каждый из которых выполнен в виде последовательно расположенных источника света, поляризатора, фазовой пластинки, анализатора и фотоприемника, причем анализаторы в обоих измерительных каналах установлены идентично по отношению к поляризатору, а чувствительный элемент установлен между поляризатором и анализатором, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности за счет снижения погрешностей, обусловленных изменением статической деформации чувствительного элемента преобразователя, фазовые пластинки в измерительных каналах различаются по фазовому сдвигу на

90 и установлены по отношению к плоскости пропускания поляризаторов с фазовым сдвигом на 45 .