Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения.давления. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемого давления при сохранении точности. Устройство для измерения давления содержит источник 1 монохроматического излучения, два поляризатора 2 и 3. фотоупругий чувствительный элемент 4, фазовую пластинку 5 в одну восьмую длины световой волны, фотоприемник 6, измерительный прибор 7, схему 8 сравнения фотоэлектрического сигнала с двумя опорными сигналами, поворотное устройство 9. Под действием Давления фотоупругий чувствительный элемент изменяет фазу световой волны, в результате выходной сигнал фотоприемника 6 меняется по синусоидальному закону. Прибор работает на линейном участке синусоиды, при выходе за пределы линейного участка срабатывает схема 8 сравнения и выдает сигнал на поворотное устройство 9, которое поворачивает пластину в 1/8 длины волны на 90° и снова выводит прибор на линейный участок рабочей характеристики.. Одновременно схема . сравнения выдает сигнал номера шкалы. 2 ил., 1 табл. . -k/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s G 01 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2,1) 4604891/10 (22) 10.11.89 (46) 29.02.92. Бюл. 1 Ь 8 (72) Б . Г. Мыцык, Б. В. Осыка и А. С. Андрущак (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 305372, кл. 6 01 L 1/24, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения. давления. Цель изобретения расширение диапазона измеряемого давления при сохранении точности. Устройство для измерения давления содержит источник

1 монохроматического излучения, два поляризатора 2 и 3, фотоупругий чувствительный элемент 4, фазовую пластинку 5 в одну.,5U „, 1716344 А1 восьмую длины световой волны, фотоприемник 6, измерительный прибор 7, схему 8 сравнения фотоэлектрического сигнала с двумя опорными сигналами, поворотное устройство 9. Под действием давления фотоупругий чувствительный элемент изменяет фазу световой волны, в результате выходной сигнал фотоприемника 6 меняется по синусоидальному закону. Прибор работает на линейном участке синусоиды, при выходе за пределы линейного участка срабатывает схема 8 сравнения и выдает сигнал на поворотное устройство. 9, которое поворачивает пластину в 1/8 длины волны на 90 и снова выводит прибор на линейный участок рабочей характеристики.. Одновременно схема сравнения выдает сигнал номера шкалы. 2 ил., 1 табл.

1716344

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемого давления при сохране- 5 нии точности.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения давления, принципиальная схема; на фиг. 2 — зависимость фотоэлектрического сигнала Оф от давления р. 10.

Устройство для измерения давления состоит из источника 1 монохроматического излучения, двух скрепленных поляризаторов 2 и 3, установленных между ними в диагональное положение фотоупругого чув- 15 ствительного элемента 4 и фазовой пластинки 5 в одну восьмую длины световой волны, выполненной с возможностью многократных вращений на угол 90; фотоприемника 6, измерительного прибора 7. снабженного цифровым индикатором диа- 20 пазонов давления и двумя шкалами отсчета с индикаторами верхней и нижней шкал, схемы 8 сравнения фотоэлектрического сигнала с двумя опорными сигналами. поворотного устройства 9, 25

Устройство... работает следующим образом.

Соотношение, описывающее пропускание света поляризационно-оптической системой, состоящей из двух скрещенных 30 поляризаторов и установленных между ними в диагональное положение двух кристаллических пластинок, имеет вид

I = Ip aIrP g (Ь > + Ь г), где 1Π— максимальная интенсивность света. прошедшего указанную оптическую систему;

Л- длина световой волны; 40

Ь и Лг — разности хода, вносимые первой и второй кристаллическими пластинками, знак "+" перед Ьг обозначает, что одноименные оси индикатрис кристалличе- 45 ских пластинок параллельны (параллельные индикатрисы), а "-" —. укаэанные оси индикатрис взаимно перпендикулярны (скрещенные индикатрисы).

Пусть начальное Ь > = О, Лг = <, так

50 как вторая пластинка обладает разностью хода в одну восьмую длины световой волны.

Подстановка этих значений h.1 и Лг в (1) дает I=lp sin .8, что соответствует началу г л 55 линейного участка первой полуволны зависимости (1), Первая кристаллическая пластинка является чувствительным элементом, в котором под воздействием внешнего давления индуцируется разность хода Л1=К р,длябольшинстватвердых тел индицированная разность хода пропорциональна давлению (Kp=d Ь1/dp — пьеэооптический коэффициент преобразовании).

Следовательно, в случае параллельных индикатрис кристаллических пластинок формула {1) перепишется в виде

4 з п (Кр+ 8). л Л (2)

Соответственно фотоэлектрический сигнал Оф фотоприемника 6 описывается аналогичной зависимостью

Оф u фзЬ (Р К.+ ), (3) где U — величина фотоэлектрического сигнала, соответствующая интенсивности.света lp (фиг; 2. график 1).

Если фазовую пластинку 5 повернуть на

90 вокруг опической оси, что соответствует положению скрещенных индикатрис чувствительного элемента 4 и фазовой пластинки 5, то перед Ьг в (1) будет знак

"-". Следовательно, зависимость Оф{р) при- . мет вид

Оф=О ф 81п > (Kpð <) (4) (фиг. 2, график 2).

Вычтем разности хода зависимостей (3) и {4) =(Кр+В) -(KpP g) =4 (5)

Таким образом, поворот фазовой пластинки на 90 соответствует изменению

Л суммарной разности хода на . Этот факт использован в работе устройства.

Очевидно, что равенство (5) справедливо и для случая, когда начальное Ь 1-0.

Пусть давление р изменяется от О до . значения ps Значения р=О и р-*ps соответствуют точкам А и B зависимости (3), которые ограничивают линейный участок первой полуволны этой зависимости. Пусть участок

АВ соответствует изменению разности хода .

Л в чувствительном элементе на . Величина давления на участке AB зависимости(3), соответствующему первому диапазону измеряемого давления, регистрируется по первой шкале измерительного прибора 7, на цифровом индикаторе диапазонов давления при измерении последнего нэ участке

АВ включена цифра "0".

Вточке В сигнал Оф Оестановится равным одному из опорных сигналов, которые выравниваются схемой 8 сравнения, В этот момент схема 8 сравнения вырабатывает сигнал U»>i, который с выхода I поступает

1716344

10

20

30

50 уменьшающей зависимости графика 1 (фиг.

2). Одновременно в схеме 8 сравнения вырабатывается сигнал О»хц, который опять увеличивает на единицу показания цифрового индикатора диапазонов давления— включает цифру "2", кодовый сигнал которой включает индикатор второй шкалы измерительного прибора 7 (таблица).

Дальнейшее увеличение давления приводит к изменению Оф опять на линейном участке возрастающей зависимости Оф(р) (фиг. 2, участок AHAB)), В момент, когда

UQ=Ue1=Ue схема 8 сравнения вырабатывает. сигнал, включающий поворотное устройство 9, которое опять. поворачивает фазовую пластинку 5. на угол 90 и устанавливает ее в положение параллельных.индиЛ катрис, т. е. прибавляет д к суммарной разности хода. Это не приводит к изменению сигнала Оф, но переводит рабочую точку в начало линейного участка,.В1ф уменьшающей зависимости графика 1 (фиг;

2). Одновременно в схеме 8 сравнения вырабатывается сигнал О»хп, который опять увеличивает на единицу показания цифрового индикатора диапазонов давления— включает цифру "2", кодовый сигнал которой включает индикатор второй шкалы измерительного прибора 7 (таблица).

Дальнейшее увеличение давления приводит к изменению Оф уже йа линейном участке уменьшающейся зависимости Оф (участок В1А2). При этом регистрация давления происходит по нижней шкале измери- 3 тельного прибора 7, включен индикатор нижней шкалы. В точке Az.сигнал Оф равен второму опорному сигналы Од. В этот момент схема 8 сравнения вырабатывает сигнал U»xl, включающий поворотное устройство 9, которое поворачивает фазовую пластинку на 90 . Тем самым рабочая точка переводится в точку Bz участка В Аз уменьшающей зависимости Оф(р). Одновременно схема 8 сравнения сигналом О»хц 4 увеличивает на единицу показания цифрового индикатора диапазонов давления— включена цифра "3", кодовый сигнал которой не переключает индикаторы шкал измерительного прибора, т. е. давление измеряется по второй шкале (таблица).

При дальнейшем увеличении давления устройство работает аналогично. Для снятия отсчета суммируются показания цифрового индикатора диапазонов давления (грубый отсчет давления) и соответствующей шкалы измерительного прибора (точный отсчет давления).

Если в некоторый момент давление начнетуменьшаться, поменяется знак изменения сигнала фотоприемника Оф, При этом схема 8 сравнения изменяет знак сигнала

u... ь т. е. в этом случае при достижении значения Оф, равного величине одного из опорных сигналов, схема 8 сравнения вырабатывает сигнал О»ы, который приводит к повороту на 900 фаэовой пластинки 5, и (Овцами), который уменьшает на единицу показание цифрового индикатора диапазонов давления измерительного прибора 7 и т. д.

В дальнейшем работа устройства аналогична описанной.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее источник монохроматического излучения, два скрещенных поляризатора, установленные между ними в диагональное положение фотоупругий чувствительный элемент и фазовую пластинку, а также фотоприемник, о т л и ч а ю где е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемого давления при сохранении точности, в него введены измерительный прибор с двумя входами — грубого и точного отсчета, схема сравнения измеряемого сигнала с двумя опорными сигналами и электромеханическое поворотное устройство, связанное механически с фазовой пластинкой, при этом фазовая пластинка вь полнена с разностью хода в одну восьмую световой волны и установлена с возможностью вращения на угол

900, причем вход схемы сравнения подключен к выходу фотоприемника, первый выход — к управляющему входу электромеханического поворотного устройства, а второй выход — к входу грубого отсчета измерительного прибора, вход точного отсчета которого соединен с выходом фотоприемника.

1716344

Составитель А.Зосимов

Редактор M.Êîáûëÿíñêàÿ Техред M.Mîðãåíòàë Корректор H.Ревская

Заказ 605 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101