Пьезооптический динал\ометр
О П И С А Н И Е 35I 03
ИЗОБРЕТЕНИЯ
М АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
М. Кл. 6 01I 1116
Заявлено 16.VII.1970 (№ 1461911/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 13.1Х.1972. Бюллетень ¹ 27
Дата опубликования описания 12.Х.1972
Ковтитет по делагл изобретений и открытий при Совете Чин "тров
CCCP
УДК 6 31.781(088.8) Авторы изобретения
И. И. Слезингер, Г. М. Белицкий и В. А. Ширяев
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Заявитель
ПЬЕЗООПТИЧ ЕСКИ Й ДИ НАМОМЕТР
Изобретение относится к области силоизмерительной техники.
Известные пьезооптические динамометры, содержащие последовательно расположенные источник света, поляризатор, фазосдвигающее устройство, чувствительный элемент, анализатор и фотоприемник, усилитель и источник постоянного напряжения, имеют ограниченный предел измерений из-за нелинейности характеристики, поскольку выходной сигнал пропорционален sin КР, где К вЂ” постоянный коэффициент, Р— измеряемая сила, В предлагаемом динамометре, с целью увеличения линейного участка нагрузочной характеристики, фазосдвигающее устройство и чувствительный элемент выполнены в виде призмы из электропьезооптического материала, например кристалл ЛДП, закрепленной между пятой и основанием, на переднюю и заднюю грани которой нанесены электроды, соединенные с источником постоянного напряжения.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого динамометра; на фиг. 2 — конструкция фазосдвигающего устройства, совмещенного с чувствительным элементом.
Динамометр содержит источник 1 света и последовательно расположенные по ходу луча поляризатор 2, чувствительный элемент 8, фазосдвигающее устройство 4, анализатор 5, фотоприемник 6, а также усилитель 7, регистратор 8 и источник 9 постоянного напряжения.
Чувствительный элемент 8 совмещен с фазосдвигающим устройством 4 и изготовлен из материала, обладающего пьезооптическим эффектом и продольным линейным электрооптическим эффектом. Таким материалом может быть кристалл ЛДП. С верхней и нижней
1о гранями чувствительного элемента 8 имеют механический контакт пята 10 (см. фиг. 2) и основание 11, передающие ему измеряемую силу.
На переднюю и заднюю грани чувствитель15 ного элемента, представляющего собой призму, нанесены электроды 12 и 18, подсоединенные к источнику 9 постоянного напряжения, электроды должны быть прозрачными. При использовании поперечного электрооптическо20 го эффекта электроды наносятся на грани, параллельные лучу, и могут быть выполнены непрозрачными.
Динамометр работает следующим образом.
Луч света от источника 1, проходя поляри25 затор 2, становится плоскополяризованным. В чувствительном элементе 8, нагруженном измеряемой силой Р, луч распадается на два луча, имеющие взаимно перпендикулярные плоскости поляризации. Эти лучи не изменя30 ют своего направления, однако, вследствие
35i1С3
Составители В. Герасимова
Текред Л, Еамышиикова Корректор Г, Запорожец
Редактор А. Г>ать>гии
Заказ 3467/12 Изд. М 1437 Тира>к 406 Подписное
ЦНИИПИ Комитета t>0 дедам изобретений и открытий при Совете Мш1истров СССР
Москва, Я-З5, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 того, что показатели преломления для обоих лучей различны, они распространяются в чувствительном элементе с различной скоростью, Разность показателей преломления пропорциональна измеряемой силе Р, поэтому на выходе чувствительного элемента лучи имеют некоторую разность хода Г, также пропорциональную Р, Для выведения начальной точки пагрузo:;ной характеристик на участок, обладающий наибольшей крутизной и линейностью, необходимо создать начальную постоя>иную разность хода Г„равную четверти длины волны света (Х/4). Эта разность хода создается в результате прило>кения постоянного напряжения от того же усилителя 7 или от отдельного источника 9. Анализатор 5 выделяет из лучей составляющие, пар аллельпые его плоскости поляризации. В результате интерференции выделенных составляющих, которые явля1отся когерентными лучами, интенсивность света после анализатора зависит от измеряемой силы. Таким образом, на фотоприемник 6 гоступает некоторый сигнал. Этот сигнал усиливается в усилителе 7 и подается на фазосдвигающее устройство 4, в результате чего последнее создает дополнительную разность хода Г> упомянутых выше лучей. Полярность выходного сигнала усилителя такова, что знак
Г1 противоположен знаку Г.
Коэффициент усиления усилителя устанавливается таким образом, чтобы величина Г> была лишь немного меньше Г. Тогда разность хода лучей Г =à — Г> па входе анализатора
5 будет намного меньше Г, которая была бы при отсутствии управляемого фазосдвига1ощего устройства. Поэтому при той же измеряемой силе используется меньший участок оптической характеристики. Этот участок кри10 вой может быть лучше апроксимирован прямой линией; следовательно, улучшается линейность характеристики дгп1амометра.
Предмет изобретения
Пьезооптический динамометр, содер>кащий последовательно расположенные HcTO IHHK света, поляризатор, фазосдвигающее устройст во, чувствительный элемент, анализатор, 20 фотоприемник, усилитель и источник постоянного напря>кения, отличающееся тем, что, с целью увеличения линейного участка нагрузочной характеристики, в нем фазосдвигающее устройство и чувствительный элемент вы25 полнены в виде призмы из электропьезооптического материала, например кристалл АДП, закрепленной между пятой и основанием, на переднюю и заднюю грани которой нанесены электроды соединенные с источником постоян30 ного напряжения.
