SU1569618A1

SU1569618A1 - Пол ризационно-оптический преобразователь давлени

Info

Publication number: SU1569618A1
Application number: SU874351001A
Authority: SU
Inventors: Борис Михайлович Карнаух; Богдан Владимирович Осыка; Богдан Григорьевич Мыцык; Виктор Викторович Остапюк
Original assignee: Предприятие П/Я Ю-9903
Priority date: 1987-12-20
Filing date: 1987-12-20
Publication date: 1990-06-07

Abstract

Изобретение может быть использовано в измерительной технике, в технологических системах контрол . Цель изобретени - расширение диапазона измерени , что достигаетс учетом целых чисел длин полуволн изменени оптической длины пути в фотоупругом чувствительном элементе 5. Дл этого в него введена пол ризационно-оптическа система грубого отсчета, включающа второй источник 2 излучени , пол ризаторы 14 и 15 и фотоприемник 10. При воздействии давлени на чувствительный элемент 5 по вл етс разность сигналов фотоприемников 8 и 9, котора усиливаетс дифференциальным усилителем 11 и приводит во вращение реверсивный электродвигатель 12, вращающий анализатор 7. По углу поворота определ етс давление, при этом число полных оборотов вала реверсивного двигател определ етс пол ризационно-оптической системой грубого отсчета. 1 ил.

Description

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

Цель изобретения -расширение диапазона измерения.

На фиг,1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - кристаллографическая (1, 2, 3) и кристаллооптическая (а, Ъ, с) установки, ю схема вырезания.и использования образцов кристаллов диглициннитрата.

На фиг.2 даны следующие обозначения: 1<₂ направление оптической оси канала грубого отсчета; К_т - направ- 15 ление оптической оси канала точного отсчета; m - направление действия измеряемого давления.

Предлагаемый поляризационно-оптический датчик давления состоит из 20 оптического канала точного отсчета (ОКТО), содержащего источник 1 моно хроматического излучения, четвертьволновые пластинки 3 и 4, чувствительный элемент 5, светоделительное зер·^ 25 капо 6, анализатор 7, цепи обратной связи, содержащей фотоприемники 8 ’ и 9, усилитель 11 разности сигналов фотоприемников, реверсивный электродвигатель 12, измеритель углов 13, эд и оптического канала грубого отсчета (ОКГО), содержащего источник 2 монохроматического излучения, поляризаторы 14 и 15, тот же чувствительный элемент 5 и фотоприемник 10.

Матричным методом расчета оптических схем можно получить выражение для интенсивности света, прошедшего поляризационно—оптическую систему, состоящую из четвертьволновых эд пластинок 3 и 4, оси наибольших скоростей которых скрещены между собой, установленного в диагональное положение между пластинками 3 и 4 чувствительного элемента 5, светоделительно- 45 го зеркала 6 и анализатора 7 ОКТО:

^{1 =} 5“ I0cos^Z(5'r/2 + </), О) где I_а - интенсивность излучения источника света; разность фаз, выносимая чувствительным элементом в направлении просвечивания ОКТО; ¢4 угол между осью анализатора и плоскостью поляризации излучения источника.

Отсюда следует, что всякие изменения интенсивности света I, прошедшего через систему, обусловленные из менениями 4 5 разности фаз, можно в неограниченных пределах компенсировать поворотом анализатора 7 на угол &S = 2&οί, (2) причем 4рС = 2?п +t/₀, где η =1,2, .

3,... - количество полных оборотов анализатора 7; р(₀- часть полного угла.

Интенсивность света, прошедшего два скрещенных поляризатора 14 и 15 и установленный между ними в диагональное положение тот же чувствительный элемент 5 ОКГО, выражается соотношением

I = I₀sin^Z~2- , (3) где 7 - разность фаз, вносимая чувствительным элементом в направлении просвечивания ОКГО.

Из изложенного следует, что при подобранных соответствующим образом толщинах образца й величинах его пьезооптических коэффициентов в направлениях каналов грубого и точного отсчета, можно реализовать случай, в котором период зависимости 1(5/) ОКГО будет существенно превышать период зависимости 1(5_Т) ОКТО. Соответственно будет различаться и точность определения измеряемого давления по оптическим каналам грубого и точного отсчета.

Датчик работает следующим образом .

Свет от источника 1 монохроматического излучения проходит через две четвертьволновые пластинки 3 и 4, установленный между ними в· диагональное положение чувствительный элемент и делится светоделительным зеркалом на два луча, один из которых попадает на фотоприемник 8, а второй — на фотоприемник 9. Фотоэлектрический сигнал фотоприемника 9 является опорным. При воздействии давления, индуцирующего изменения разности хода в чувствительном элементе 5, появляется разность фотоэлектрических сигналов фотоприемников 8 и 9, поступающая на усилитель 11 разности сигналов этих фотоприемников, который приводит в движение связанный с анализатором 7 реверсивный электродвигатель 12, вращающий анализатор 7 в сторону уравнения фотоэлектрических сигналов фотоприемников 8 и 9. По углу поворота анализатора 7 при помощи измерителя 13 углов определяют изменение давления. Сопротивление R служит для установки начальной рабочей точки устройства на линейном' участке зависимости.

В оптическом канале грубого отсче— та свет от источника 2 монохроматического излучения проходит два скрещенных поляризатора 14 и 15, установленный между ними в диагональное положение чувствительный элемент 5 и . ;θ регистрируется фотоприемником 10, Воздействующее давление определяют по величине фотоэлектрического сигнала фотоприемника 10. В данном случае необходимость введения четвертьвол- 15 Новой пластинки в ОКГО отпадает вследствие расходимости пучка света от источника 2 излучения и существования естественной разности хода в чувствительном элементе 5, что 20 обеспечивает качественную интерференционную картину в плоскости фотопри— емника 10. Рабочую точку устройства можно вывести на линейный участок зависимости 1($_Р) при помощи юстиров— 25 ки фотоприемника 10 в плоскости интерференционной картины.

Толщина чувствительного элемента и его пьезооптические коэффициенты в направлениях просвечивания ОКГО и 30 ОКТО подобраны так, что период зависимости Ι(ι?_Γ) существенно превышает период зависимости 1(<?_г). При выключении устройства рабочая точка смещается на целое число полуволн Λ/2, что приводит к возникновению ошибок при измерении изменения воздействующего давления Р на неизвестное количество порядков (п^/2, η =1, 2,

3,..,). Неизвестное η при включении 40 устройства определяют по данным ОКГО, линейный участок зависимости !(&!,) которого проградуирован в единицах давления, Таким образом, по шкале грубого отсчета определяется 45 рабочий диапазон давлений оптического канала точного отсчета, а по шкале точного отсчета определяется точное значение измеряемого давления в пределах указанного диапазона. 50

Claims

Формула изобретения Поляризационно-оптический преобразователь давления·, содержащий установленные на первой оптической оси источник монохроматического поляризованного излучения, первую четвертьволновую пластинку, фотоупругим чувствительный элемент, вторую четвертьволновую пластинку, светоделительное зеркало, анализатор, а также цепь обратной связи, состоящую из первого и второго фотоприемников, подключеных через усилитель разности сигналов к реверсивному электродвигателю, связанному с анализатором и измерителем углов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона, измерения путем учета целых чисел длин полуволн изменения оптической длины пути в фото упругом чувствительном элементе, в него введена поляризационно-оптическая система грубого отсчета, включающая второй источник излучения, поляризатор, второй анализатор и третий фотоприемник и сумматор, при этом второй источник излучения с поляризатором установлены перед фотоупругим чувствительным элементом, А второй анализатор и третий фотоприемник - за фотоупругим чувствительным . элементом вдоль второй оптической оси, пересекающей первую под прямым углом в месте расположения фотоупругого чувствительного элемента, который выполнен из кристалла, обладающего различными по величине пьезооптическими коэффициентами, соответствующими взаимно перпендикулярным направлениям распространения света, совпадающим с первой и второй оптическими осями, при направлений действия давления, перпендикулярном обеим оптическим осям, причем толщина фотоупругого чувствительного элемента в направлении первой оптической оси больше толщины фотоупругого чувствительного элемента в направлении второй оптической оси, а выходы измерителя углов и.третьего фотоприемника подсоединены к сумматору.