SU759871A1

SU759871A1 - Пьезооптический измерительный преобразователь 1

Info

Publication number: SU759871A1
Application number: SU762355743A
Authority: SU
Inventors: Yurij V Mironov
Original assignee: Univ Moskovsk
Priority date: 1976-05-04
Filing date: 1976-05-04
Publication date: 1980-08-30

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к из мерительным преобразователям механической величины в электрический сигнал. 5

Известны пьеэооптические измерительные преооразователи, содержащие чувствительный элемент, выполненный в виде балки, закрепленной с одного торца, и оптический канал, состоящий Ю иэ источника света, поляризатора, фаэосдвигающей пластины, анализатора и двух фотоприемников, включенных в мостовую схему, снабженную сумматором [1] . 15

Известны пьезооптическИе измерительные преобразователи, содержащие чувствительный элемент, выполненный в виде балки, закрепленной с одного торца, два взаимно перпендикулярных 20 оптических канала, состоящих из источника света, поляризатора, фазосдвигающей пластины, анализатора и фотоприемника, причем чувствительный элемент расположен между поляризатором 25 и фаэосдвигающей пластиной (/2}.

Недостатком этих преобразователей является ограниченность их применени из-за того, что они пригодны для измерения только одной продольной ко»*— 30

2

поненты нагрузки, воздействующей на чувствительный элемент.

Цель изобретения - обеспечение возможности одновременного измерения трех компонент измеряемой нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что фазосдвигающие пластины установлены так, что их ось наибольшей скорости в одном канале параллельна оси балки, а в другом - перпендикулярна ей, а в измерительные диагонали мостов включены регистраторы поперечных компонент нагрузки, при этом мосты образуют плечи третьей мостовой схемы для регистрации продольной нагрузки, два других плеча которой образованы сумматорами.

Схема предлагаемого преобразователя представлена на чертеже.

Преобразователь состоит изчувствительного элемента 1, выполненного из прозрачного материала, обладающего пьезооптическими свойствами, двух взаимно перпендикулярных каналов, состоящих из источников света 2,, 2^, поляризаторов 3-,, 3^, фаэосдвигающих пластин 4₁, 4%, анализаторов 5, , 5^, и двух фотоприемников 6, , 62, 7_П , 7_г(причем ось наибольшей скорости Г фазосдвигающей пластины 4, направлена

³ 759871

"'“’гТзраллельно нейтральной оси'балки, а пластины 4_г- перпендикулярно к ней),

И 'регистрирующей' схемы, состоящей иэ двух мостов, образованных фотоприем' никами 6-, , 7, и 6₂ , 7_г и нагрузочными резисторами 8, ,% и 8_г, 9₂с диагоналей которых_снимают информацию о поперечных составляющих ΙΙχ ’ Ц* ЯР¹* ^этом мосты образуют плечи третьей .мостовой схемы, два других плеча которой образованы сумматорами 10, и 10,_д, с диагонали которой снимают информацию о продольной составляющей ΙΙχ, к второй диаго-_ нали подключен сумматор 11.

Преобразователь работает следующим образом.

При приложении нагрузки Νχк торцу, упругого элемента 1, направленной поперек оси балки, в нем возникают механические напряжения изгиба т.е. в верхней части балки возникают напряжения сжатия, а,в нижней - растяжения, поэтому и изменение светового потока, прошедшего через верхнюю от нейтральной оси часть элемента 1, имеет, один' знак, а изменение светового потока, прошедшего через нижнюю часть;другой знак. Следовательно ток фотоприемника 6 увеличится, а фотоприемника, 7 уменьшится, и в- диагонали моста появится разность потенциалов и₂ ,

.......пропорциональная приложенной силе Ν_ζ.

При этом ток через сумматор 10₁ не изменится, так как 'приращения токов фотоприемников имеют разный знак, но одинаковую величину, не изменится й

''падение напряжения на сумматоре'ГО Во втором поляризационно-оптическом .канале световой поток, поступающий на фотоприемники б^и 7^, проходит, через верхнюю и нижнюю от нейтральной оси части упругого элемента 1, в кото рых. механические напряжения имеют разный _А знак (и разную величину), поэтому не изменяются световые потоки и токи фотоприемников 6₂ и 7?. Отсутствует и разность потенциалов в диагонали мос-* та , также не изменяется падение напряжений на резисторе 10₂, поэтому разность потенциалов между суммарными резисторами в диагонали мостовой схемы 1)_χ тоже Ήе и зме'н ит с я'.

Таким обраеом) при приложении к упругому элементу силыΝχ ^появляется выходной сигнал 1)χ, пропорцио’нальный Νχ только в диагонали моста первого канала.

При приложений к упругому'элементу 1.только силы Ну все описанное выше для первого канала теперь справедливо для второго канала, и в диагонали второго моста появится разность потенциалов Цу , пропорциональная Н^гр^а в диагонали первого моста сигнал избудет отсутствовать, так же как будет отсутствовать в диагонали мостовой схемы сигнал 1) χ . '

..........В случае приложения' к упругому элементу 1 силы Νχ, направленной вдоль

оси балки,в нем возникнут механические напряжения одинаковой величины и одного знака Сбх ). При этом изменения световых потоков, поступающих на фотоприемники 6., и б₂ и 7, и 7₂ , будут

, иметь равную величину и одинаковый ⁵ знак, поэтому разность потенциалов в

диагоналях мостов/Иг,избудет отсутствовать, но падение напряжения на Сумматорах 10₁ и 1 С₂ изменится. Так как

, оси наибольшей скорости в фазосдвигающих пластинах в каналах взаимно 'перпендикулярны, то изменение суммы'

. токов в каналах будет иметь обратные знаки, и падение напряжения на сумматорах 10-, и 10₂ будет различным и,

15 следовательно, в диагонали мостовой схемы появится сигнал ΙΙχ , т.е. при приложении к упругому элементу только силы Νχ появляется разность потенциалов между сумматороми 10, и 10₂,

20 пропорциональная силе Νχ, а сигналы в диагоналях мостов Ιίχ и 1)^ будут отсут-г ствовать.

Пьеэооптический преобразователь можно снабдить дополнительным сумма25 тором 11, подключенным к выходу второй диагонали мостовой схекы, который бы суммировал токи сумматоров 10,· и 10_г. Ток через сумматор 11 будет зависеть"от величины всех трех ком30 понентов измеряемой силы. Ток через сумматор 11 не зависит от измеряемых

•".Г компонентов сил, а определяется суммой световых потоков источников света 2, и 2п. Сигнал с такого сумматора

32 можно использовать для стабилизации чувствительности пьезооптического преобразователя.

Предлагаемый преобразователь позволяет измерять одновременно три компоненты нагрузки, приложенной к чувствительному элементу. , . .

Claims

Формула изобретения

45 Пьеэооптический измерительный преобразователь, содержащий чувствительный элемент) выполненный в виде прямоугольной балки, закрепленной с одного торца, два взаимно перпендикулярно ныхоптических канала, состоящих из · источника света, поляризатора, фаэосдвигающей пластины, анализатора и двух фотоприемников, включенных дифференциал ЙГФ в мост, снабженный сум25 матором выходных токов, .включенным в

диагональ питания моста последователь.. /нр/с источником питания, 'причем чувствительный элемент расположен между поляризатором и фазосдвигающей пластиной, отличающийся тем, Г

60 что, с целью обеспечения одновремен- ного измерения трех компонент измеряемой нагрузки, фазосдвигающие пластины установлены так, ^что их ось наибольшей скорости в одном канале па65 раллельна оси балки, а в другом —

759871

перпендикулярна к ней, а в иэмерителыные диагонали постов включены регистраторы поперечных компонент нагрузки, при этом мосты образуют плечи третьей мостовой схемы для регистрации продольной : нагрузки, два других плеча которой образованы сумматорами.