Пьезооптический акселерометр Советский патент 1990 года по МПК G01P15/93 

8

Изобретение относится к линейным акселерометрам, предназначенным для измерения ускорения объектов различного класса и назначения. Цель изобретения - повышение точности измерения ускорений. В процессе измерения излучение от источника 1 света проходит через поляризатор 2, главная ось которого направлена вертикально по измерительной оси, четвертьволновую фазовую пластинку 3, фотоупругий элемент 4, компенсатор 6, анализатор 7 на фотоприемник 8. Деформация фотоупругого элемента 4 под инерционной нагрузкой, передаваемой массой 5, приводит к изменению степени двулучепреломления, при этом выходной сигнал с фотоприемника является мерой измеряемого ускорения. Благодаря тому, что компенсатор 6 выполнен из того же материала, что и фотоупругий элемент, имеет одинаковую с ним форму и толщину по оси оптического канала и развернут своей главной оптической осью на 90° к фотоупругому элементу, имеет место температурная компенсация акселерометра. 1 ил.

/x:/ / /x vx xx v

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к линейным акселерометрам с фотоупругим чувствительным элементом, и может быть использовано для измерения ускорений объектов различного класса И назначения.

Цель изобретения - повышение точности измерения ускорений. На чертеже представлена упрощен- конструкция пьезооптического Акселерометра.

; Пьезооптический акселерометр со- Держит источник света 1, поляризатор 3j четвертьволновую фазовую пластин- , liy 3, фотоупругий элемент 4, инер- 1)1ионную массу 5, компенсатор 6, ана- изатор 7, фотоприемник 8.

Акселерометр работает следующим Образом,

Излучение от источника света 1 Проходит через поляризатор 2, главная ось которого выставлена вертикально (по направлению измерительной оси), четвертьволновую фазовую Пластинку 3, главная ось которой 4ыставлена под углом 45 к вертикали, фотоупругий элемент 4 с прикрепленной к нему инерционной массой 5, Компенсатор 6, анализатор 7, главная ось которого выставлена под углом 90 к вертикали, фотоприемник 8 Главные оси фотоупругого элемента и компенсатора выставляются соответст- ветственно под углами О и 90- к Вертикали.

Акселерометр работает следующим образом.

: При наличии измеряемог о ускоре- ия фотоупругий элемент подвергается сжатию или растяжению, при этом меняется составляняцая двулучепрелом- ленного с.вета, прошедшего через фо- тоупругий элемент 4. В общем виде вличину фототока фотоприемника 8 можно .определить по формуле

I - I соз() sin 28 Ф , (О

где К - коэффициент пропорциональноти, зависящий от мощности илучения источника света}

Фр,Ф - величины естественного дву- лучепреломления в фотоупругом элементе и компенсаторе

Q - угол, главной оси анализатора по отношению к вертикали ф - величина двулучепреломления, вызванного измеряемым ускорением.

При изменении температуры окружающей среды вследствие линейного расширения изменяются толщины фотоупруго- п го элемента и компенсатора. Величина двулучепреломления света, прошедшего через .фотоупругий элемент, будет Ф + ЛФ. Так как компенсатор выполнен из того же материала и той же толщи- 15 ны, что и фотоупругий элемент, то величина двулучепреломления света, прошедшего через компенсатор, будет () , т.е. Л Ф .

В этом случае формула (1) при Фд 20 Фо и преобразуется к виду

f ix

I 2 NЭто позволяет заключить, что при- 25 веденная схема пьезооптического акселерометра не чувствительна к нестабильности температуры окружающей среды, а выходной сигнал с фотоприемника

является мерой измеряемого ускорения.

30

Формула изобретения

Пьезоолтический акселерометр, со- , держащий фотоупругий элемент, нагруац женный инерционной массой, и оптичес кий канал, состоящий из источника поляризованного света, фазовой четвертьволновой пластинки, расположенных по одну сторону от фотоупругого

jQ элемента, анализатора и фотоприемника, расположенных по другую сторону от фотоупругого, элемента, о т - ли. чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, 45 он снабжен компенсатором, установленным между фотоупругим элементом и анализатором, выполненным из того же материала, что и фотоупругий элемент, и имеющим ту же форму и толщи50 ну в направлении оси оптического канала, при этом главная оптическая ось компенсатора расположена относительно главной оптической оси фотоупругого элемента под углом 90 в плоскости,

ГС перпендикулярной оси оптического канала.