ПЬЕЗООПТИЧЕСКИЙ ДИНАЛ\ОМЕТР Советский патент 1972 года по МПК G01L1/16 

Изобретение относится к области силоизмерительной техники.

Известные пьезооптические динамометры, содержащие последовательно раопололсенные источник света, поляризатор, фазосдвигающее устройство, чувствительный элемент, анализатор и фотоприемник, усилитель и источник постоянного напряжения, имеют ограниченный предел измерений из-за нелинейности характеристики, поскольку выходной сигнал пропорционален sin КР, где К - постоянный коэффициент, Р - измеряемая сила.

В предлагаемом динамометре, с целью увеличения линейного участка нагрузочной характеристики, фазосдвигающее устройство и чувствительный элемент выполнены в виде призмы из электропьезооптического материала, например кристалл АДП, закрепленной между ПЯТОЙ и основанием, на переднюю и заднюю грани которой нанесены электроды, соединенные с источником постоянного напряжения.

На фиг. 1 предста влена схема предлагаемого динамометра; на фиг. 2 - конструкция фазосдвигающего устройства, совмещенного с чувствительным элементом.

фотоприемник 6, а также усилитель 7, регистратор 8 и источник 9 постоянного напряжения. Чувствительный элемент 3 совмещен с фазосдвигающим устройством 4 и изготовлен из материала, обладающего пьезооптическим эффектом и продольным линейным электрооптическим эффектом. Таким материалом может быть кристалл АДП. С верхней и нижней

гранями чувствительного элемента 3 имеют механический контакт пята 10 (см. фиг. 2) и основание 11, передающие ему измеряемую силу.

На переднюю и заднюю грани чувствительного элемента, представляющего собой призму, нанесены электроды 12 и 13, подсоединенные к источнику 9 постоянного напряжения, электроды должны быть прозрачными. При использовании поперечного электрооптического эффекта электроды наносятся на грани, параллельные лучу, и могут быть выполнены непрозрачными.

Динамометр работает следующим образом. Луч света от источника /, проходя полярпзатор 2, становится плоскополяризованным. В чувствительном элементе 3, нагрулсенном измеряемой силой Р, луч распадается на два луча, имеющие взаимно перпендикулярные плоскости поляризации. Эти лучи не изменятого, что показатели преломления для обоих лучей различны, они расиространяются в чувствительном элементе с различной скоростью. Разность показателей преломления пропорциональна измеряемой силе Р, поэтому на выходе чувствительного элемента лучи имеют некоторую разность хода Г, также пропорциональную Р.

Для выведения начальной точки нагрузочной характеристик на участок, обладающий наибольшей крутизной и линейностью, необходимо создать начальную постоянную разность хода Го, равную четверти длины волны света (Я/4). Эта разность хода создается в результате приложения постоянного напряжения от того же усилителя 7 или от отдельного источника 9. Анализатор 5 выделяет из лучей составляющие, параллельные его плоскости поляризации. В результате интерференции выделенных составляющих, которые являются когерентными лучами, интенсивность света после анализатора зависит от измеряемой силы. Таким образом, на фотоприемник 6 поступает некоторый сигнал. Этот сигнал усиливается в усилителе 7 и подается на фазосдзигающее устройство 4, в результате чего последнее создает дополнительную разность хода FI упомянутых выше лучей. Полярность выходного сигнала усилителя такова, что знак А противоположен знаку Г.

Коэффициент усилеиия усилителя устанавливается таким образом, чтобы величина Г была лишь немного меньше Г. Тогда разность хода лучей - fi на входе анализатора 5 будет намного меньше Г, которая была бы ири отсутствии управляемого фазосдвигающего устройства. Поэтому при той же измеряемой силе используется меньший участок оптической характеристики. Этот участок кривой может быть лучше апроксимирован прямой линией; следовательно, улучшается линейность характеристики динамометра.

Предмет изобретения

Пьезооптический динамометр, содержащий последовательно расположенные источник света, поляризатор, фазосдвигающее устройство, чувствительный элемент, анализатор,

фотоприемник, усилитель и источник постоянного напряжения, отличающееся тем, что, с целью увеличения линейного участка нагрузочной характеристики, в нем фазосдвигающее устройство и чувствительный элемент выполнены в виде призмы из электропьезооптического материала, например кристалл АДП, закрепленной между пятой и основанием, на переднюю и заднюю грани которой нанесены электроды соединенные с источником постоянного напряжения.

Р JJ.

(2

:, // 5 сЯет

-/Xi

т..