Оптический измеритель давления Советский патент 1989 года по МПК G01L11/02 

f(

сд

оо оо м

cpue-l

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано ДЛЯ измерения давления.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемого давления

На фиг,1 показана принципиальная схема устройства; на фиг.2 - графики зависимостей относительной интенсивности света от давления для каналов точного (а) и грубого (б) отсчетов; на фиг.З условно изображены шкалы измерительного прибора

подобраны таким образом, чтобы чис-- ло полуволн зависимости относительной интенсивности света от давления (фиг.2) для каналов точного и грубого отсчета отличалось в 10 раз. При этом, толщина чувствительного элемента вдоль оси канала точного от- счета 15 мм, а вдоль оси канала гру- 10 бого отсчета 4,2 мм.

Измеритель давления работает следующим образом.

Луч света от источника 2 монохро- для каналов точного (а) и грубого . матического излучения, пройдя поляри- (б), отсчетов; на фиг.4 - схема выре- 5 зационно-оптическую систему, состоя- зания кристаллического чувствитель- щую из скрещенных поляризаторов 4, него элемента (х, у, z - оси оптичес- 6 и установленных между ними в диа- кой индикатрисы; а, Ь, с - кристал- гональное положение четвертьволновой лографические оси).фазовой пластинки 8 и чувствительно. Оптический измеритель давления 20 го элемента 9, модулируется по интен- (фиг.1) содержит два поляризацион- сивности в результате фотоупругого но-оптических канала, каждый из которых содержит источник 1, 2 монохроматического излучения, дв а скрещен-

взаимодействия при действии на чувствительный элемент 9 одностороннего давления.

25 Порядок измерения давления по каналам грубого (Г) и точного (Т) отсчетов следующий. Если при действии давления интенсивность 1г по каналу Г изменится от О до 10 (фиг.26),

ных поляризатора 3, 4 и 5, 6, установленные между поляризаторами 3, 4 и 5, 6 в диагональном положении четвертьволновую фазовую пластинку 7, 8 и пьезооптический чувствительный

25 Порядок измерения давления по каналам грубого (Г) и точного (Т) отсчетов следующий. Если при действии давления интенсивность 1г по каналу Г изменится от О до 10 (фиг.26),

элемент 9, и фотоприемное устройство 30 одновременно по каналу Т интенсив- 10, 11, подключенное к соответствую- ность изменится от точки 1 до точки 2 (фиг,2а) (первый диапазон измерений) . Дальнейшее увеличение давления приводит к изменению IT за предещему входу измерительногд прибора 12 со шкалами точного и грубого отсчетов. Фазовая пластинка 7 - переключаемая, фазовая пластинка 8 - не- 35 линейного участка зависимости подвижна.IT(PW). Выключение четвертьволновой

Чувствительный элемент 9 выби- фазовой пластинки 7 (фиг.1) из кана- рается таким образом, чтобы его пье- ла Т переводит значение IT в начало зооптические коэффициенты (ПОК) по линейного участка - в точку 1 (фиг.2а). взаимно перпендикулярных направлени- 40 Р дальнейшем увеличении давления

значение IT изменится от О до 10 (от точки 1 до точки 2), а значение IP - в пределах от 10 до 20 (второй диапазон измерений). Включение фазоях просвечивания отличались между собой по абсолютной величине в несколько раз. Направлению просвечивания с большим ПОК соответствует, как

правило, большая толщина элемента 9. ДЗ -°° пластинки .7 переводит значение

I-J. на линейный участок в точку 3. При дальнейшем увеличении давления значение IT уменьшается на линейном участку

8качестве чувствительного элемента

9может быть использован кристалл диглициннитрата (ДГН), обладающий сравнительно большой механической прочностью (400 кг/см) и широкой областью прозрачности (0,25-1,9 мкм) и сзпцественно отличающимися по величине ПОК для взаимно перпендикулярных направлений просвечивания (соотI-J. на линейный участок в точку 3. При дальнейшем увеличении давления значение IT уменьшается на линейном участку

от точки 3 до точки 4, который прог- CQ радуирован в возрастающих значениях давления Значение 1р при этом изменятся в пределах от 20 до 30 (третий диапазон) и т.д. Таким образом, включая и выключая фазовую пластинку 7,

ветственно, 46,9-10 м./н и 16,9 гг можно всегда вьшести рабочую точку для каналов точного и на линейные участки зависимости I-r(.) грубого отсчетов). Толщины чувстви- На шкале точного отсчета (фиг.За)

подобраны таким образом, чтобы чис-- ло полуволн зависимости относительной интенсивности света от давления (фиг.2) для каналов точного и грубого отсчета отличалось в 10 раз. При этом, толщина чувствительного элемента вдоль оси канала точного от- счета 15 мм, а вдоль оси канала гру- бого отсчета 4,2 мм.

Измеритель давления работает следующим образом.

го элемента 9, модулируется по интен- сивности в результате фотоупругого

взаимодействия при действии на чувствительный элемент 9 одностороннего давления.

Порядок измерения давления по каналам грубого (Г) и точного (Т) отсчетов следующий. Если при действии давления интенсивность 1г по каналу Г изменится от О до 10 (фиг.26),

ния приводит к изменению IT за преде линейного участка зависимости IT(PW). Выключение четвертьволновой

-°° пластинки .7 переводит значение

I-J. на линейный участок в точку 3. При дальнейшем увеличении давления значение IT уменьшается на линейном участку

от точки 3 до точки 4, который прог- радуирован в возрастающих значениях давления Значение 1р при этом изменятся в пределах от 20 до 30 (третий диапазон) и т.д. Таким образом, включая и выключая фазовую пластинку 7,

можно всегда вьшести рабочую точку на линейные участки зависимости I-r(.) На шкале точного отсчета (фиг.За)

Изобретение относится к приборостроению и позволяет расширить диапазон измеряемого давления. Для этого в оптическом измерителе давления с двумя поляризационно-оптическими каналами, содержащем источники 1,2 монохроматического излучения, скрещенные поляризаторы 3,4 и 5,6, четвертьволновые фазовые пластинки 7,8, фотоприемные устройства 10,11 и чувствительный элемент 9, введенный измерительный прибор 12 со шкалами "грубого" и "точного" отсчетов подключен к фотоприемному устройству каждого канала, фазовая пластинка 7 выполнена переключаемой, а чувствительный элемент 9 выполнен из кристалла, обладающего различными значениями пьезооптических коэффициентов и/или с различными толщинами просвечивания по оптическим осям каналов. Это позволяет получить по каналу "точного" отсчета коэффициент преобразования давления в изменение интенсивности проходящего света в 10 раз больший, чем по каналу "грубого" отсчета, и реализовать многодиапазонный метод измерения. 4 ил.

тельного элемента во взаимно перпендикулярных направлениях просвечивания

.указаны диапазоны давления, в пределах которых возрастающее давление

515

, измеряется при увеличении интенсивности IT(I, 2, 5, 6, 9, 10) или при уменьшении (3, 4, 7, 8), Измерительный прибор 12 снабжен пере- ключателем диапазонов шкалы точного отсчета, связанным с фазовой плас точного

тинкой 7. Номер диапазона отсчета определяется по шкале грубого отсчета (фиг.Зб).

Таким образом, преимуществом предлагаемого оптического измерителя давления является расширение диапазона измеряемого давления при сохранении высокой точности измерений.

Формула изобретения

Оптический измеритель давления, содержащий два взаимно перпендикуляр- ных поляризационно-оптических канала, каждьй из которых состоит из источника монохроматического излучения, двух скрещенных поляризаторов, четвертьволновой фазовой пластинки, фотоприе-

7

много устройства и пьезооптического чувствительного элемента, общего для обоих каналов, расположенного в точ ке пересечения каналов, о т л и ч -л- ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемого давления, он снабжен измерительным прибором со шкалами грубого и точного отсчетов, пьезооптический чувствительный элемент вьшолнен из кристалла, обладающего различными значениями пьезооптических коэффициентов, соответствующих направлениям просвечивания вдоль оптических осей каналов при направлении давления, перпендикулярном оптическим осям каналов, и/или с различными толщинами в направлениях просвечивания по оптическим осям каналов, причем четвертьволновая фазовая пластинка канала точного отсчета выполнена переключаемой, а измерительньш прибор подключен к фотоприемному устройству каждого канала.

Фиг.г

rWTWI

ЮЗВТВб З ТО

о г 23 5 б 78 9 Ю

. I .III I III

0 Ю го 30 0 50 60 70 во 90 WO

ffфиг.З

J I I

I . 1 .

oi ZS, .8

Ц)иг.