Чувствительный элемент пьезооптического преобразователя Советский патент 1978 года по МПК G01L1/24 G01P15/08 

или площадку фотоприемника, если этот стержень явлжтсн последним.

Пример выполнения конструкции и принцип действия предлагаемого устройства поясняется чертежом.

Чувствительный элемент 1 выполнен из твердого прозрачного материала, проявляющего значительный пьезооптический эффект. В качестве такого материала можно использовать, например, силикатное стекло. Этот чувствительный элемент имеет прямые участки 3 виде стержней 2-4 прямоугольного поперечного сечения. Стержни концами соединены друг с другом, в частности, они могут быть вырезаны из единой заготовки так, что чувствительный элемент представ,ляет собой единую деталь. Оси 5-7, стержней расположены под углом друг к другу, образуя ломаную линию, расположенную преимущественно в плоскости, перпендикулярной измеряемой силе Р. Эта ломаная линия может образовать треугольник, как это показано на чертеже. Чувствительный элемент жестко связан с силопередающими деталями 8 и 9. Например, в динамометре это могут быть две металлические призмы, приклеенные к чувствительному элементу. Чувствительный элемент 1 расположен на пути светр в рабочей зоне поляризационно-оптичесКой системы пьезооптического прибора. Такой системой может служить, например, полярископ, состоящий из последовательно расположенных источника света 10 (преимущественно полупроводникового лазера), модулятора 11, например, в виде управляемой фазосдвигающей пластинки, анализатора 12 и фотоприемника 13.

Для направления света последовательно вдоль всех стержней чувствительного элемента служит устройство, состоящее из отражающих поверхностей 14 и 15,расположенных на пути света в местах стыка осей стержней. В частности, это могут быть плоские зеркала, наклоненные под одинаковым углом к осям смежных ртержней, как это изображено на чертеже. Ввод и вывод света осуществляется через отполированную прозрачную грань 16.

Чувствительный элемент работает следующим образом.

Свет входит в прозрачную грань 16, проходит последовательно стержни 4, 3, 2, отражаясь от граней 15 и 14, и выходит через прозрачную грань 16. При нагружении чувствительного элемента I измеряемой силой Р в нем появляются механические напряжения, в результате чего создается анизотропия оптических свойств материала. В такой среде луч света распадается на два, распространяющиеся с разными скоростями. По выходе из чувствительного элемента эти лучи имеют разность фаз, пропорциональную измеряемой силе. ПоЛяризационнооптическая

система, состоящая из деталей 10-12, преобразует разность фаз в изменение интенсивности света, что фотоприемником 13 преобразуется в электрический сигнал. Жесткость пьезооптического прибора увеличивается с длиной чувствительного элемента вдоль луча, а чувствительность не зависит от этой длины. Поэтому предлагаемый чувствительный элемент обеспечивает сочетание высокой механической жесткости и больщой чувствительности. Действие сил, не совпадающих по направлению с измеряемой силой Р, а также моментов сил вызывает такое распределение механических напряжений в .предлагаемом чувствительном элементе, что разность фаз не изменяется. Поэтому пьезооптический преобразователь с таким чувствительным элементом является однокомпонентным. Благодаря тому, что чувствительный элемент имеет увеличенные габариты в поперечном направлении, получаются большие по сравнению с прототипом прочность

и жесткость. Это позволяет отказаться от поддерживающего устройства. Коэффициент тензочувствительности преобразователя с предлагаемым чувствительным элементом, определяемый подобно тому, как это принято для тензорезисторных приборов, достигает

.

Формула изобретения

5 Чувствительный элемент пьезооптического измерительного преобразователя, выполненный в виде стержня, изготовленного из твердого прозрачного к свету материала, жестко закрепленного между силопередаюuiHMH деталями, отличающийся тем, что, с

целью првыщения точности измерения и расщирения частотного диапазона, он дополнительно содержит один или несколько стержней, соединенных концами последовательно с основным и друг с другом и образующих в плоскости, перпендикулярной измеряемой силе, ломаную линию, в углах которой размещены отражатели света, причем поверхности отражателей перпендикулярны биссектрисе угла, образованного осями смежных стержней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство № 274422, кл. G 01 L 1/24, 1968.

i

w

Л-л