Пьезооптический измерительный преобразователь

Авторы патента:

G01L1/24 - путем измерения изменения оптических свойств напряженных материалов, например путем фотоупругого анализа напряжений

" 4790l0

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ABTOP CNOhhV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 21.12.73 (21) 1977575/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетвЂ”

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 02.11.76 (51) М. Кл. G 01l 1/24

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам иэооретвний и открытий (53) УДК 531.781(088.8) (72) Авторы изобретения

И, И. Слезингер, Г. М. Белицкий, В. В. Болдырев и А, Н. Алиевская

Институт механики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (71) Заявитель (54) ПЬЕЗООПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике и может использоваться в приборах, предназначенных для измерения сил, давлений, ускорений и других физических величин, приводимых к силе или моменту сил.

Известны измерительные преобразователи, содержащие чувствительный элемент из пьезооптического материала, поляризационно-оптическую систему, состоящую из источника света, поляризатора, анализатора, четвертьволновой фазовой пластины и фотоприемника.

Цель изобретения вЂ” повышение чувствительности и точности измерения.

Это достигается тем, что предлагаемый пьезооптический измерительный преобразователь снабжен двумя четвертьволновыми фазосдвнгающими пластинками с поляроидами, размещенными на наружной поверхности, и дополнительным поляроидом, а упругий элемент выполнен в виде балки из двух пластинок, склеенных по плоскости, перпендикулярной к оси пучка света, с размещенными в плоскости склейки двух пластинОк дополнительным поляроидом, причем четвертьволновые фазосдвигающие пластинки расположены на наружной поверхности двух пластинок, обрап1енных к источнику света и фотоприемнику, а чувствительные площадки фотоприемника и четвертьволновые фазосдвигающие пластинки расположены по разные стороны от продольной плоскости симметрии балки.

На чертеже приведен предлагаемый пьезооптический измерительный преобразователь.

Упругий элемент 1 выполнен в виде балки, состоящей из двух пластинок 2 и 3, изготовленных из пьезооптического материала, например из силикатного стекла. Между пластинками 2 и 3 вклеек дополнительный пленочный поляроид 4.

Один конец упругого элемента закреплен в корпусе прибора 5, а другой конец соединяется со стержнем б. На верхней стороне пластинки 2 по одну сторону от продольной плос15 кости симметрии балки, проходящей через ось

ХХ, наклеена четвертьволновая фазовая пластинка 7 и на нее вЂ” пленочный поляроид 8.

На нижней стороне пластинки 3, по другую сторону от продольной плоскости симметрии балки, наклеена другая четвертьволновая фазовая пластинка 9 и пленочный поляроид 10.

Плоскости поляризации наружных поляроидов 8 и 10 параллельны между собой и наклонены под углом л/4 к оси ХХ. Плоскость по=

g5 ляризации дополнительного поляроида 4 наклонена к этой оси под углом Зл/4 или под углом л/4. Наибольшие главные векторы четвертьволновых фазовых пластинок 7 и 9 взаимно параллельны и параллельны оси ХХ нлк

З0 перпендикулярны к ней. Пучок света от ис3 точнпка света 11 через конденсор 12 направлен через упругий элемеп1 1 па дифференциальный фотоприемпик 13, чувстви гсльпые площадки которого находятся по обе стороны от продольной оси упругого элемента. Фотоприемник 13 включен в цепь измерительного моста 14, состоящего из потенциометра 15 и резисторов 16, 17. Мост 14 питается от источника постоянного тока 18. Пучок света перпендикулярен к поверхностям, на которые наклеены поляроиды 4, 8, 10, и ось УУ пересекается с продольной осью ХХ упругого элемента 1. В правой части пучка, засвечивающей правую половину фотоприемника 13, поляризатором является верхний поляроид 8, а анализатором вЂ” средний поляроид, а в левой части пучка, засвечивающей левую половину фотоприемника 13, поляризатором является средний поляроид 4, а анализаторомвЂ” нижний поляроид 10.

При отсутствии измеряемой силы P правая и левая части пучка света по выходе из поляроидов 4 или 10 имеют одинаковую интенсивность, соответствующую разности хода

Х/4, создаваемой четвертьволновыми фазосдвигающими пластинками 7 или 9. Поэтому чувствительные площадки фотоприемника 13 засвечиваются одинаково, и измерительный мост 14, в который включен дифференциальный фотоприемник 13, сбалансирован. Под действием измеряемой силы Р в упругом элементе 1 создается изгибающий момент М и, следовательно, возникают напряжения изгиба.

Эти напряжения линейно распределяются в поперечном сечении упругого элемента 1, имея разные знаки в пластинках 2 и 3.

Б результате в пучке света справа и слева ог продольной оси упругого элемента возникает дополнительная разность хода, имеющая в этих частях разные знаки. Поэтому интен5 сивность света, падающего на чувствительные площадки фотоприемника, изменяется в разные стороны, и на выходе моста 14 появляется сигнал разбаланса, величина которого пропорциональна изгибающему моменту М, а сле10 довательно, и измеряемой силе Р.

Предмет изобретения

Пьезооптический измерительный преобра15 зователь, содержащий упругий элемент из пьезооптического материала и поляризационно-оптическую систему, состоящую из источника света, оптически связанного с фотоприемником, отличающийся тем, что, с целью по20 вышения чувствительности и точности измерения, он снабжен двумя четвертьволновыми фазосдвигающими пластинками с поляроидами, размещенными на наружной поверхности, и дополнительным поляроидом, а упругий эле25 мент выполнен в виде балки из двух пластинок, склеенных по плоскости, перпендикулярной к оси пучка света, с размещенным в плоскости склейки двух пластинок дополнительным поляроидом, причем четвертьволновые

30 фазосдвигающие пластинки расположены на наружной поверхности двух пластинок, обращенных к источнику света и фотоприемнику, а чувствительные площадки фотоприемника и четвертьволновые фазосдвигающие пластинки

З5 расположены по разные стороны от продольной плоскости симметрии балки.

479010

Составитель А. Новиков

Текред А. Камышннкова Корректор И. Позняковская

Редактор E. Караулова

МОТ, Загорский филиал

Заказ 3598 Изд. № 1896 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Пьезооптический измерительный преобразователь

Похожие патенты:

Способ получения изопахик // 461326

Устройство для измерения среднего индикаторного давления в цилиндре поршневого двигателя // 461325

Способ измерения максимальных значений напряжений // 460462

Фотоэлектрический регистратор оптической разности хода // 412502

Устройство для измерения напряжений в полых стеклоизделиях // 406113

Способ измерения внутренних напряжений прозрачных материалов // 398841

Прибор для измерения деформаций // 386287

Способ определения степени усталости материала и элементов конструкции // 385465

Пьезооптический динамометр // 383406

Способ измерения контактных давлений // 376672

Пьезооптический измеритель механических величин // 2109258

Оптический способ измерения силы // 2115100

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к средствам измерения силы, вызывающей деформацию или перемещение чувствительного элемента, регистрируемые оптическими средствами

Лазерный интерферометрический преобразователь силы (варианты) // 2142122

Волоконно-оптические датчики давления и система измерения давления, их включающая // 2205374

Волоконно-оптический датчик температуры и деформации // 2248540

Изобретение относится к области измерительной техники, телеметрии и оптоэлектроники и может быть использовано для контроля деформаций крупных сооружений, в электротехнической промышленности при измерении температурных режимов трансформаторов, в геологической разведке при измерении распределения температуры вдоль скважин, в авиационной промышленности при контроле деформаций конструкций летательных аппаратов и т.д

Оптический тактильный датчик // 2263885

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тактильным датчикам оптического типа

Средство определения напряжений // 2319941

Материал, чувствительный к давлению // 2335511

Изобретение относится к полимерному материалу, обладающему оптически детектируемым откликом на изменение нагрузки (давления), включающему полиуретановый эластомер, адаптированный для детектирования изменения нагрузки, содержащий алифатический диизоцианат, полиол с концевым гидроксилом и фотохимическую систему, включающую флуоресцентные молекулы для зондирования расстояния, модифицированные с превращением в удлиняющие цепь диолы, в котором мольное соотношение диолов и полиолов находится в диапазоне от приблизительно 10:1 до около 1:2, а фотохимическая система выбрана из группы, состоящей из системы эксиплекса и резонансного переноса энергии флуоресценции (FRET)

Способ контроля механических напряжений в кремниевой структуре пленка sio2 - подложка si // 2345337

Изобретение относится к электронной технике, в частности к микроэлектронике, и может быть использовано при изготовлении кристаллов ИС и дискретных полупроводниковых приборов

Оптический тактильный датчик и способ восстановления распределения вектора силы с использованием указанного датчика // 2358247

Изобретение относится к устройству и способу определения вектора силы и может быть использовано в тактильном датчике для руки робота