Пьезооптический измерительный преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G01L1/24 

лом л/4 к направлению механического воздействия. В результате двулучепрелом- ления пучок света в кристалле разбивается на два пучка, расположенные в главной плоскости кристалла. Один пучок обыкновенный а0, а другой - необыкновенный ai, который в зависимости от толщины кристалла d и главных показателрй преломления По, ni смещается на величину

d0 d

пз

2-п

nl + п

Оба пучка становятся поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом необыкновенный пучок поляризуется в главной плоскости кристалла. Из кристалла оба пучка света выходят параллельными. Таким образом призма 3 в пьезооптическом преобразователе выполняет функции светоделителя и двух поляризаторов (фиг 2). Далее два параллельных пучка света, поляризованных под углами лУ4 и минус .т/4 к направлению механического воздействия, попадают в прямоугольную призму 4, выполненную из одноосного кристаллического материала с фотоупруи- мя гзсиС1 Ьслми Оптическая ось призмы 4 параллепьна направлению механического роздеьогвия.

Тс Шина призмы определяется из соот ношения

l-(m + -J)-i--т,

v 4 |п0 - nil

где m 0, 1, 2 Я- длина волны света;

Го,П| - главные показатели пропомле- ния t ристзлла

Призма 4 в пьезооптическом преобразователе выполняет роль чувствительного элемента и четвертьволновой фазовой пластины, которая позволяет сместить рабочую точку преобразователя на линейный участок характеристики. При возрастании на чувствительный элемент силы F в нем возникают механические напряжения, которые вызывают изменение двойного лучепреломления в чувствительном элемен.е. В результате чего происходит изменение поляризационных параметров проходящих пучков света. Далее свет поступает в прямоугольную призму 5, которая изготовлена так же, как и призма 3. только повернута относительно призмы 3 так. что ее главная плотность составляет угол я/2 с главной плотностью призмы 3. В призме 5 каждый из пучков света ai и а0 распадаются на два пучка - обыкновенный и необыкновенный, соответственно aic, an

и Эоо и a0i. Обыкновенные пучки проходят по направлениям ai и а0, а необыкновенные пучки отклоняются. В результате на выходе призмы 5 имеются четыре пространственно разнесенных пучка света. Призма 5 выполняет роль светоделителей и анализаторов В результате получается четырехканальный полярископ, причем каналы, где проходят пучки аи и а0о, скрещенные, а где проходят пучки ai0 и a0i, каналы параллельные Далее свет попадает на четыре фотоприемника Фт - Ф4, в которых он преобразуется в электрические сигналы, которые поступают в электронный блок, Так как на фотодиоды (Di и Ф2, а также Фз и ФА поступают световые потоки в противофазах, то для улучшения шумовых характеристик можно произвести дифференциальную обработку сигналов.

Блоки DI и Da вырабатывают разностные сигналы, которые затем суммируются в блоке S и регистрируются в блоке К.

Формула изобретения

Пьезооптический измерительный пре- образоватепь, содержащий последова- тепьно расположенные источник света, погяр.чзатир чувствительный элемент и анализатор, выполненные в оиде прямоугольного параллелепипеда, представляющего собой сборку трех призм из одноосного кристаллического фотоупорного материала, а также фотоприемник, отличающийся тем,

что, с целью повышения чувствительности, он дополнительно снабжен тремя фотоприемниками, а крайние призмы выполнены в BI. де прямоугольных параллелепипедов с оптическими осями, расположенными под

углом тг/4 к направлению действия измеряемой механической величины,главные плоскости призм взаимно перпендикулярны и расположены под углом л/4 к направлению действия измеряемой величины, средняя призма выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда с оптической осью, расположенной параллельно направлению механического воздействия, причем толщина средней призмы I определяется из соотношения

l-tm + J)

По - П|)

где m 0, 1,2,...; А- длина волны света; 5по и щ - главные показатели преломления кристалла, при этом каждый из фотоприемников оптически соединен с одним v зыходних лучей.

fb

со

т

cЈ

N

МФП

«NJ

nj

r

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах, предназначенных для измерения механических величин. Целью изобретения является повышение чувствительности. Пьезооптический измерительный преобразователь содержит источник и пять фотоприемников, сопряженных оптически с одним из выходных лучей, а также поляризатор, чувствительный элемент и анализатор, выполненные в виде прямоугольного параллелепипеда, представляющего собой сборку трех призм из одноосного кристаллического фотоупругого материала. Крайние призмы выполнены в виде параллелепипедов с оптическими осями, расположенными под углом φ/4 к направлению действия измеряемой механической величины, главные плоскости призм взаимно перпендикулярны и расположены под углом φ/4 к направлению действия измеряемой механической величины, средняя призма выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда с оптической осью, расположенной параллельно направлению механического воздействия, а толщина средней призмы определяется из соотношения L = (M + 1/4)λ/(N_O - N_L), где M = 0, 1, 2.....

λ - длина волны света, N_O, N_L - главные показатели преломления кристалла. 2 ил.