Пьезооптический акселерометр
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЙТВДЬСТВУ (11Ж42425
Союз Советских
Социалистимеских
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства— (51) М Кл.
Ц 01р 15/08 (22) Заявлено 02. 10.72 (21) 1833145/
/18-10 с присоединением заявки—
Государственный номнтет
Совета йнннстроа СССР оо делам нзобретеннй н открытнн (32) Приоритет—
ОпубликованоО5.09.74Бюллетень _#_ 33 (53) УЙК
531.781(088.8) (45)!Дата опубликования описания15. Я,7
И.И.Слезингер, Г.M.Áåëèöêèé, В.А.Ширяев и Ю.В.Миронов (72) Авторы изобретения
Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного
Знамени Государственный университет им. М.В.Ломоносова и Научно-исследовательский институт механики (7l) Заявители (54) ПЬЕЗООПТИЧЕСКИИ АКСЕЛЕРОМЕТР
1 !
Изобретение относится к области измерительной техники и может применяться при измерении ускорений.
Йзвестные пьезооптические акселерометры,содержащие инерционную массу, упругий пьезооптический элемейт, подвес и два оптических канала,йедостаточно чувствительны.
Предлагаемый акселерометр отличается от известных тем,что оси оптических каналов установлены перпендикулярно между собой и перпендикулярно граням пьезооптической балки, продольная ось которой расположена параллельно измеряемому ускорению, а анализатор и поляризатор установлены в одном канале скрещенно, а в другом — параллельно.
° Ha (иг. I показан пьезооптический акселерометр в разрезе плоскостью, параллельной измеряемому ускорейию; на фиг. 2 — то же, в разрезе плоскостью, перпендикуляр ной измеряемому ускорению; на циг.
I.
3 дана схема. оптической части ак1 селерометра; на фиг. 4 — нагрузочная характеристика акселерометра.
Упругий элемент K акселерометра выполнен в ваде тверцой прозрачной балки, имеющей четыре прозрачные грани, попарно параллельные и параллельные измеряемому ускорению, например, в ((орме прямого параллепипеда. Он изготовлен из материала, проявляющего значительный. пьезооптический эффект, например, из силикатного стекла,йлавленю— го кварца, монокристалла gaP u
15 пр. На одйом конце упругого элемента Т укреплена инерционная масса 2, а противоположный конец его заделан в корпус 3 акселерометра.
Со стороны одной из прозрачных
2о граней упругого элемента размещен источник света 4,н шример, в виде светодиода с рефлектором. 1; ежду светодиодом 4 и упругим элементом
1 расположен поляризатор 5, в качестве которого может быть исполь зован поляроид. Эа противоположной
442425
5 гранью упругого элемента 1 на пути излучения светодиода 4 расположены последовательно по ходу луча чвтлертьволновая оазовая пластинка
6, анализатор 7 и 6отоприемник 8. джазовая пластинка Й может быть выполнена из слюды, анализатором 7 является такой же поляроид,как и поляризатор 5, а в качестве ботопоиемника может быть сйользолад, 10 например, кремниевый отоциод 35 аксвлерометре имеется также второй оптическии кгнэл, аналогичный описанному состоящйй из светодиода
9, поляризатора ЛО,расположенных с 15 о,цной стороны упругого элемента f., четвертьвол llазосдвигающей пластинки И анализатора Л2 и ioToIIpH8MHMBB 13, сасположенных на пути излрчения светоцчода 9 с про- >о тилоположной стороны чувствительного элемента. Оси обоих оптических каналов перйендикулярны нано,.ллению измеряемого ускорения. В первом оптическом канале анализатор 7 25 установлен скрещенно к поляризатору 5, во втором канале плоскости . поляризации а .ализатора I2 и поляризатора IO взаимно параллельны. .;нерционная масса 2 в направлении, зс перйендикулярном измерительному, дополнительно связана с корпусом
3 подлесом в виде двух плоских мембран 14,I5, оси которых параллельны измеряемому *ускорению.
Акселврометр работает следующим образом. злучение светодиода 4 проходит через поляр .затор 5 упругlé элемент Л, аналкзатор 7, фаэолую пластинку 6 и попадает йа 4о
4отоприемник 8. Лналог,чно излуче— нее слетодио,ца 9 последовательно проходит через детали 0,4, И,Х2 и попадает на <,"отоприемнйк Л3. После поляризатора 5{ IO} излучение 45 светоциода 4 (9) становится линейно поляркзок ным,, .азолая пластин ка 6 {Л) преобразует его в н .ркулярно поляризованное. Анжел .затор
7 И2) выделяет из слета состалляюи ив, параллельные его плоскости поляр. :.зации, поэтому освещенность
iiотоприемника ; (f3) з: л..сит от йарзметров ноляр.:зации си"ra. При воз,цв.".o rIil и на акСелерометр c HopB- 55 ния О, возникает сила ерц1;ирой,, которая нагру:хает упругий элек..ент
I, .еле .,ствие чего в нем возникают механичсские напряжения. Ьти м еханичеек ."е напряжения вызывают измеф нение двойного лучепреломлвнж в упругом элементе I, в результате чего про;сходит изменение параметров эллипса поляризации слета и, следовательно, световых потоков поступающих на фотоприемники 8,13, причем в описанйой конструкции вследствие различной ориентации анализаторов 7 и 12 прирашения светолых потоков имеют разные знаки для <(отоприемников 8 и ХЗ и в достаточно широких пределах псопорциональны измеряемому ускорению д .
Если оси световых потоков пере— секают ось упругого элемента I то акселерометр принципиально не чувствителен ко всем составляющим ускорения кроме указанного на чертеже . Однако практически это услолие выполнить очень трудно. оэтоиу в конструкцию вледей уйругий поднес i4,15, имеющий жесткость, намного .еньшую, чем чувствительный элемент в измерительном направлении, и намного большую ло всех других направлениях. 11се неизмеряемые составляющие инерционной силы (и моменты) практически полностью уравновешиваются реакцией подвеса, что значительно уменьшает чулствительность к ним акселерометра и пре.цохраняет упругий эл;..,;," т 1 от поломки неизмеряемцм воз,цействием.
ПРК,1ф1 T !1 ЭС1БРЕТЕНИЯ
Пьезооптический акселерометр, содер.".;аший инерционную массу,поцлешен;1ую в корпусе на упругом поднесе, упругую четырехгранную пьезооптичес ую балку, установленную между массой и корпусом, и двух оптическнх каналов в виде светодиода и поляризатора, установлен ных с одной стороны йьезооптическofi балки, и о:азовой пластинки, анализатора и фотоприемника,установленных с другой стороны балки, отличающийся тем,что, с целью увеличения чулствитвльности1оси OIITMчоских каналов установлейы перпендикулярно ме:ко собой и перпендикулярно граням пьезооптичвской балки, процольная ось которой расположена параллельно измеряемому ускорению, а анализатор и поляризатор установ лены в оцном канале окрещенно, а в другом — параллельно.
Ì2425!!зд. N 7Ц ира нбвд Подписное
:!и к u:ç ДЩ
11111111!И! I îñóäàðñ(I åèèîãо комитента t.ol 13 Мииистроа СССР ио делан изоб!и сиий н открытий
Ллосква. 1ИО !5, Раушскан наб., 4
1!!и ииринтис «11атеит», Мосина, Г-59, Бсрежковскан наб., 24
С " .Р.АЛЕКСаНДРОВд
