Оптический датчик давления Советский патент 1988 года по МПК G01L1/24 

12

(Л

с

4

Is:

ел

ос

ОС

Изобретение относится к преобразователям давления, основанным на поляри- зационно-оптической методике определения напряжения.

Цель изобретения - повышение точности измерения давления;

На чертеже приведена принципиальная схема оптического датчика давления.

Датчик содержит лазерный источник 1 излучения четвертьволновые пластины 2-4, поляризаторы 5 и 6, двулучепреломляю- щий чувствительный элемент 7, светодели- тельное зеркало 8, фотоприемники 9 и 10, усилитель 11 разности сигналов, реверсивные электродвигатели 12 и 13, термопару 14 и усилитель 15с дифференцирующей цепью.

Поляризационно-оптическая система обеспечивает возможность измерения давления посредством вращения одного из поляризаторов, например анализатора, для компенсации изменений интенсивности I света, обусловленных воздействием давления на чувствительный элемент. Вращением поляризатора можно компенсировать изменения интенсивности I, обусловленные изменением температуры чувствительного элемента. В результате существенно повышается точность определения давления.

Датчик работает следующим образом.

Луч от лазерного источника 1 излучения проходит поляризационно-оптическую систему, состоящую из четвертьволновых пластинок 2-4, поляризатора 5 и чувствительного элемента 7 делится светоде- лительным зеркалом 8 на два луча, один из которых через поляризатор 6 попадает на фотоприемник 9 измерительного канала, а; другой - на фотоприемник 10 опорного канала. Индуцированное давлением Р изменение разности хода в 4yBCTBHTevTb- ном элементе 7 приводит к появлению ррзности между фотоэлектрическими сигналами, поступающими с фотоприемников 9 и 10 на усилитель 11 разности сигналов. Последний приводит в действие реверсивный электродвигатель 12, который пово- рфчивает анализатор 6 на угол Да в сторону уравнения величин фотосигналов в обоих каналах. По величине Да определяют давление Р. Для начальной установки рабочей точки устройства на линейном участке зависимости интенсивности I используется переменное сопротивление R.

При изменении температуры чувствительного элемента 7 изменяется разность хода в последнем и, соответственно, интенсивность света, попадающего на фотоприемник

9, в результате чего появляется разность фотоэлектрических сигналов с фотоприемников 9 и 10. Это в случае отсутствия устройства для компенсации температурного

изменения разности хода в чувствительном элементе 7 приводит к повороту поляризатора 6 на некоторый угол, програ- дуированный в единицах давления, и, соответственно, к увеличению погрешности измерения давления. При наличии такого

устройства одновременно с изменением температуры чувствительного элемента 7 изменяется термоэлектрический сигнал термопары 14, соприкасающейся с чувствительным элементом 7. Этот сигнал усиливает5 ся усилителем 15 и подается на реверсивный электродвигатель 13. Последний вращает поляризатор 5 в сторону, соответствующую компенсации температурных изменений интенсивности I света, попадающего на фотоприемник 9, обусловленных

0 температурными изменениями разности хода в чувствительном элементе 7. Поэтому при изменении температуры интенсивность света, попадающего на фотоприемник 9, не изменяется, соответственно, не ухудшается

2 и заданная точность определения давления Р, обусловленная пьезооптической чувствительностью двулучепреломляющего элемента 7. В предлагаемом датчике повышается очность определения давления путем устранения паразитного влияния изменений темQ пературы двулучепреломляющего чувствительного элемента.

Формула изобретения

Оптический датчик давления, содержащий лазерный источник излучения, две

5 четвертьволновые пластинки и установленный между ними двулучепреломляющий чувствительный элемент, светоделительное зеркало, поляроид-анализатор и цепь обратной связи, содержащую фотоприемники опорного и измерительного каналов, под ключенные через усилитель к реверсивному электродвигателю, связанному с поляроидом-анализатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения давления, в него введены установ5 ленные после источника излучения дополнительная четвертьволновая пластинка и поляризатор, а также введено устройство для компенсации температурных изменений разности хода луча в чувствительном элементе, состоящее из последовательно сое0 диненных термопары, установленной на чувствительном элементе, усилителя с дифференцирующей цепью и реверсивного электродвигателя, связанного с поляризатором.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения давления. Луч лазерного источника 1, прошедший через четверть. волновые пластины 2-4, поляризатор 5 и чувствительный элемент 7, направляется светоделительным зеркалом 8 по двум направлениям: непосредственно на фотоприемник 10 опорного канала и через поляризатор 6 на фотоприемник 9 измерительного канала, сигналы с которых поступают на усилитель 11 разности сигналов. Изменение т-ры чувствительного элемента 7 вызывает цзменение сигнала термопары 14, поступающего через усилитель 15 на реверсивный электродвигатель 13. Вращением в соответствующую сторону поляризатора 5, соединенного с электродвигателем 13, обеспечивается неизменность интенсивности света, попадающего на фотоприемник 9. 1 ил.