Пьезооптический измеритель деформации объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к определению деформаций конструкций посредством поляризационно-оптических преобразователей. Цель изобретения - повышение точности измерения деформаций посредством выполнения элемента, связывающего чувствительный элемент с объектом в виде коаксиального соединения двух стержней. Для этого два стержня, установленных между чувствительным элементом из фотоупругого материала и опорной платой, расположены соосно по оси нагружения, причем один стержень выполнен в виде полого цилиндра, а другой - в виде сплошного цилиндра, частично расположенного внутри полого. Деформация чувствительного элемента приводит к изменению величины светового потока и, следовательно, к изменению сигнала на выходе фотоприемника в зависимости от величины деформации. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 В 11/18 ЕСВИ"

AATEij7g„! .«1r„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BТОРСНОМ ./ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4445627/24-28 (22) 13.05.88 (46) 15.01.90. Бюл. М - 2 (71) Научно-исследовательский институт механики при МГУ им.М.В.Ломоносова и Горьковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института нормализации машиностроения (72) Х.Ф.Гитерман, А.N. Караулов, В.К. Берзин и И.И.Слезингер (53) 531.781.2(088.8) (56) Патент США N - 3950987, кл. G 01 В !1/18, 73-141А, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 1136010, кл. С 01 В 11/16, 1986. (54) ПЬЕЗООПТИЧЕСКИЙ ИЗИ?РИТЕЛЪ ДЕ—

ФОРМАЦИИ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измери.тельной технике, а именно к определению деформаций конструкций посредИзобретение относится к измерительной технике, к определению деформаций конструкций посредством поляризационно-оптических преобразователей.

Цель изобретения — повышение точности измерения деформаций.

На чертеже приведена схема пьезооптического измерителя деформации объекта.

ПьезооптичеcKHA измеритель деформаций содержит опорные платы 1 и 2, предназначениья для закрепления на контролируем I объекте, связанные между собой с< елинительными элементами 3, имен щие поперечные утоньшенные участки« . Между элементом 5 из

SU» 1536196 А1

2 ством поляриз ационно — оптических пре образователей. Цель изобретения — повышение точности измерения деформаций посредством выполнения элемента, связывающего чувствительный элемент с объектом в виде коаксиального соединения двух стержней. Дпя этого два стержня, установленные между чувствительным элементом из фотоупругого материала и опорной платой, расположены соосно по оси нагружения, причем один стержень выполнен в виде цилиндра, а другой — в виде сплошного цилиндра, частично расположенного внутри полого. Деформация чувствительного элемента приводит к изменению величины светового потока и, следовательно, к изменению на выходе фотоприемника в зависимости от величины деформации . 1 ил. фотоупругого материала и опорной плитой 1 установлены два вспомогательных стержня 6 и 7, которые расположены соосно оси нагружения измерители деформаций, причем стержень 7 выполнен в виде полого цилиндра. Стержень

6, частично проходящий внутри полого стержня 7; с одной стороны конI тактирует с чувствительным элементом 5 из фотоупругого материала, а с другой стороны с помощью фланца 8 через теплоизолирующую прокладку 9 соединен со стержнем 7. Другой конец стержня 7 прикреплен к опорной пла- те !. Стержни 6 и 7 содержат средства 10 и 11 нагрева, подключенные

1536196 дифференциально к усипителю электронной схемы измерителя.

Измеритель деформации содержит полярнзованно-оптический преобразова5 тель (не показ ан), состоящий нз источника света, поляризатора, четвертьволновой пластины, чувствительного элемента из фотоупругого материала, анализатора и фотоприемника. 10

Пье зо оптический измеритель дефорМаций работает следующим образом.

Опорные платы 1 и 2 прикрепляются к испытываемому объекту, деформация которого посредством стержней 6 и ? передается на чувствительный элемент ,.5 из фотоупругого материала. Деформация чувствительного элемента 5 приводит к изменению величины светового потока, падающего на фотоприемник, и, 20 соотствтенно, к изменению сигнала на выходе фотоприемника по синусоидальЯому закону в зависимости от величины деформации. Передаточная характеристика электронной схемы выбирается таким образом, чтобы нри нахождении. рабочей точки поляризации-оптического преобразователя на середине восходящего (или ниспадающего), участка на средствах 10 и 11 нагрева было одинаковое напряжение. Изменение температуры окружающей среды приводит к смещению рабочей точки поляризационно-оптической схемы в силу разности коэффициента температурного расширеi 35 ния материалов испытываемого объекта и конструктивных элементов пьезооптического измерителя деформаций. Вследствие. этого на выходе поляризационно-оптического преобразователя воз, 40 никает сигнал, подаваемый на вход усилителя, выход которого связан со средствами 10 и 11 нагрева. При этом напряжение на средствах 10 и 11 нагре а изменяется, что ведет к изменению температуры в спомогательных стержней

6 и 7 и, соответственно, их длины.

Причем изменение длины стержня 6 приводит к изменению общей длины компенсатора температурных деформаций с тем же знаком, а изменение длины стержня 7 — с противоположным знаком.

Таким образом, при включении электрической цепи предлагаемого устрой ства рабочая точка поляризационноI оптической схемы автоматически уста; навливается на середине восходящего (или ниспадающего) участка в зависимости от типа используемого усилителя электронной схемы (инвертирующий или неинвертирующий) и порядка подключения средств 10 и 11 нагрева.

Фар мул а из о б р е т е н ия

Пьезооптический измеритель деформации объекта, содержащий опорные платы, предназначенные для крепления на контролируемом объекте, чувствительный элемент из фотоупругого материала, два стержня, установленные между чувствительным элементом и опорной платой, о т л и ч а ю щ и ис я тем, что, с целью повышения точности, каждый стержень выполнен в виде цилиндра, один из которых полый и имеет внутренний диаметр больше наружного диаметра другого цилиндра, полый цилиндр закреплен в опорной плате, В которой соосно месту закрепления полого цилиндра выполнено отверстие с диаметром, равным внутреннему диаметру цилиндра, сплошной цилиндр коаксиально установлен в полом цилиндре и закреплен одним торцом со свободным торцом полого цилиндра, а другой предназначен для контактирования с чувствительным элементом.

153 19Ы

Составитель Б. Евстратов

Редактор Л. Веселовская Техред M.Õoäàíè÷

Корректор М. Максимишинец

Закав 100 Тираж 485 Подписное

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