SU383406A1 - Пьезооптический динамометр - Google Patents

Description

Изобретение относите  к области сплоизмерительной техники и может быть использовано дл  измерени  сил в динамике и статике .

Известные пьезооптические динамометры, содержащие оптический канал из последовательно расположенных источника света, пол ризатора , фазосдвигающей четвертьволновой пластинки, анализатора и фотонриемника и чувствительный элемент, расположенный между фазосдвигающей пластинкой и анализатором , имеют недостаточную чувствительность .

Предлагаемый ньезооптический динамометр позвол ет повысить чувствительность благодар  тому, что он дополнительно снабжен аналогичным оптическим каналом, фотоприемник которого включен дифференниально с фотоприемнИКом основного канала и фазосдвигающа  пластинка его разнитс  от фазосдвигающей пластинки основного канала на нечетное число нолуволн, а чувствительный элемент выполнен IB 1виде параллелепипеда с четырьм  прозрачными гран ми, параллельными измер емой силе и перпендикул рными ос м соответствующих оптических каналов; чувствительный элемент в нем выполнен в виде пр мой многогранной призмы с попарно параллельными гран ми, число пар которых соответствует ЧИСЛУ оптических каналов.

На чертеже представлена схема оптикомеханической части предлагаемого динамометра .

Пьезооптический динамометр содержит источники 1 и 2 света, пол ризаторы 3 и 4, анализаторы 5 и 6, фазосдвигаюи.и1е пластинки 7 и 8, чувствительный элемент 9 п фотоприемники 10 и //.

Фазосдвигающие нластинки 7 и 5 иредставл ют собой двуиреломл ющие устройства , создающие некоторую разность хода. В одном канале иластинка 7 ориентнрована таким образом, что плоскость пол ризаиин ее обыкновенного луча параллельна наибольшему главному направлению квазиплоского напр женного состо ни  в чувствительном элементе 5, а пластинка 8 другого канала ориентирована так, что наибольщему главному направлению параллельна плоскость пол ризаиии необыкновенного луча. Чувствительный элемент 9 представл ет собой твердое прозрачное тело, изготовленное из материала, обладающего большими пьезоонтическими посто нными . Этот элемент имеет две пары взаимно параллельных прозрачных граней, параллельных направленпю измер емой силе Р и перпендикул рных соответствующим пучкам света. Фотоприемники W п 11 включены дифференциально, например, в смежные плечи моста Уитстона.

Динамометр работает следующим образом .

Луч света от источника / света проходит пол ризатор 3, после чего становитс  плоскопол ризованным . В чувствительном элементе 9, нагруженном измер емой силой Р, луч света распадаетс  на два луча, илоскости пол ризации которых параллельны главным нап1ра-влен,и м квазиплоского напр женного состо ни  в чувствительном эле.менте н, следовательно , взаимно перпендикул рны. Коэффициенты преломлени  дл  этих лучей пропорциональны соответствующим главным: направлени м .

В случае, если луч перпендикул рен входной грани чувствительного элемента, изготовленного из исходно оптически и механически изотропного материала, эти два луча не измен ют своего направлени , ко распростран ютс  в нем с различной скоростью и на выходе из чувствительного элемента имеют некоторую разность хода (разность фаз), пропорциональную измер емой силе Р. Механические направлени , параллельные лучу, на величину коэффициентов преломлени  не вли ют. Анализатор 5 выдел ет из указанных .лучей составл ющие, плоскости пол ризации которых параллельны его плоскости пол ризации . В результате интерференции выделенных составл ющих, которые  вл ютс  когерентными , интенсивность света после анализатора зависит от иэмер е1мой силы Р, причем эта зависимость .пропорциональна sin К.Р, где /С - посто нный коэффициент.

Ма.ксимальна  крутизиа изменени  светового потока по силе достигаетс  при аргументе

те, кратном нечетному числу-. т. е. при разности хода Г, кратной нечетному числу четвертой волны -. При Г -г- + л,; (где п - натуральное число) производна  функци  sin к Р положительна, а при Г 1

- производна  отрицательна . Фазовые пластинки 7 и S, зста 1овленные указанным выше

тс

способом, создают сдвиг фазы -, т. е. дополнительную разность хода в четверть волны

V

-J- , причем одна из лластидок, .например /,

взаимную разность хода соувеличивает

ответствующих лучей, получаемую ими в чувствительном элементе, а пластинка 8-уменьшает на -7- Поэтому световой поток, поступающий на фотопр.немник 10, увеличиваетс  с увел.ичением силы Р, а поток, поступающий на фотоприемник //, - уменьшаетс .

При включении фотопрпемпиков 10 и // в смежные плечи моста в его измерительной

диагонали по вл етс  сигнал t/выхОписываема  конструкци   вл етс  одним из конкретных исполнений динамометра, построенного по заказанном} выше принципу. Дейстзителыно, пьезооптический динамометр

может содержать чувствительный элемент в виде пр мой многогранной призмы с попарно параллельными прозрачными гран ми, параллельными измер емой силе, и число пар их соответствует числу оптических каналов.

В оптических каналах можно использовать не только пластинки в четверть волны, но и более толстые пластинки, дающие разность хода лучей в нечетное число четвертей волны, причем разность хода, созданна 

пластинками одного канала, должна отличатьс  от разности пластинок другого канала па нечетное число полуволн.

Формула и 3 о б э е т е и и  

Claims (2)

1- Пьезооптический динамометр, содержащий оптический канал из последовательно расположенных источника света, пол ризатора , четвертьволновой фазосдвигающей пластинки , анализатора и фотоприемника и чувствительный элемент, расположенный между фазосдвигающей пластинкой и анализатором, отличающийс  тем, что, с целью повышеии  чувствительности, он дополнительно снабжен аналогичным оптическим каналом, фотоириемник которого включен дифференциально с фотоприемником основного канала и фазоодвигающа  пластинка его разнитс  от фазосдвигающей пластинки основного канала на нечетное число полуволн, а чувствительный элемент 1выполнен Ввиде параллелепипеда

с четырьм  прозрачными гран ми, параллельными измер емой силе и перпендикул рными ос м соответствующих оптических каналов .

2. Динамометр по п. 1, отличающийс   тем, что в нем чувствительный э.темент выполнен в виде пр мой многогранной призмы с попарно параллельными гран ми, число пар которых соответствует числу оптических (Каналов.