Пьезооптический динамометр Советский патент 1979 года по МПК G01L1/16 

(54) ПЬЕЗООПТИЧЕСКИЙ ДИН Д МО МЕТР

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения давлений, скоростного напора, ускорений в потоках газа, жидкости в условиях сильно меняющейся температуры среды.

По основному авт. св. № 351103 известен динамометр, содержащий последовательно расположенные источник света, поляризатор, фазосдвигающее устройство, чувствительный элемент, фотоприемник, усилитель. Для увеличения линейного участка нагрузочной характеристики в динамометре фазосдвигающее устройство и чувствительный элемент выполнены в виде призмы из электропьезооптического материала, закрепленной между пятой и основанием, на грани которой нане-. сены электроды, соединенные с источником постоянного тока СП.

Недостатком динамометра являются погрещности измерений, вызываемые изменениями температуры окружающей среды, которые йоздействуют на чувствительный апемент динамометра, поскольку величина двойного лучепреломления пьезооптических кристаллов зависит не только от механической нагрузки на него, но и от температуры исследуемой среды.

Цель изобретения - увеличение точности измерений динамометра путем компенсации температурных погрещностей.

Для достижения поставленной цели динамометр снабжен термооптическим индикатором, например, в виде жидкокристаллической ячейки, расположенным между поляризатором и чувствительным элементом с возможностью теплового контакта с последним. Термооптический индикатор выполняют в виде жидкокристаллической ячейки.

На чертеже показана схема динамометра.

Динамометр, содержит источник 1 света и последовательно расположенные по ходу луча света поляризатор 2, термооптический индикатор 3, имеющий тепловой контакт с чувствительиым элементом 4, фазосдвигающее устройство 5, анализатор б, фотоприемник 7 и усилитель выходного сигнала. Фазосдвигающее устройство 5 и чувствительный элемент 4 выполнены в виде призмы из электрооптического материала, закрепленной между пятой и основанием, на грани

которой нанесены электроды, соединенные с источником постоянного тока.

Пьезооптический динамометр работает следующим образом.

Луч света от источника, проходя поляризатор 2, становится плоскополяризованным. Пройдя термооптический индикатор 3, плоскополяризованный свет попадает на чувствительный элемент 4, в котором луч расщепляется на два луча, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях. Оба луча, не меняя своего направления, распространяютсл в чувствительном элементе динамометра с различной скоростью. Разность скоростей (разность показателей преломления) для этих лучей пропорциональна усилию на чувствительный элемент ( пропорциональному измеряемому дав тению, скоростному напору, ускорению и т. п.), а также температуре среды, в которойчувствительный элемент находится в термодинамическом равновесии. Поэтому на выходе чувствительного элемента лучи имеют некоторую разность фаз, пропорциональную усилию и температуре.

Для выведения начальной точки нагрузочных характеристик на участок, обладающий наибольщей крутизной и линейностью, с помощью фазосдвигающего устройства 5, соединенного с источником постоянного тока, создается постоянная начальная разность хода лучей.

Анализатор б выделяет из лучей составляющие с поляризацией, параллельной его плоскости поляризации. В результате интерференции выделенных составляющих интенсивность света после анализатора зависит от величины измеряемого параметра и температуры. На фотоприемник 7 поступает сигнал, который в дальнейщем усиливается и регистрируется.

При постоянной температуре среды работа предлагаемого динамометра совпадает с работой известного динамометра. Когда температура среды изменится, появится дополнительный сдвиг фаз лучей, прощедщих чувствительный элемент, что приведет к наличию на выходе фотоприемника известного устройства сигнала, искажающего результат измерений (температурная погрещность).

Наличие термооптического индикатора, выполненного, например, в виде жидкокристаллической ячейки, контактирующего со средой и чувствительным элементом и изменяющего коэффициент пропускания света в зависимости от температуры, уменьщит или полностью скомпенсирует температурную погрещность.

Термооптические характеристики индикатора выбирают из условия их согласования с термооптическими характеристиками чувствительного элемента, а именно, если оптическая прозрачность чувствительного элемента динамометра увеличивается с температурой, то у термооптического индикатора она должна соответственно уменьщаться и,

наоборот. Такое условие особенно легко выполнить, применяя в качестве термооптического материала жидкий кристалл.

Формула изобретения

компенсации температурных погрещностей, динамометр снабжен термооптическим индикатором, установленным между поляризатором и чувствительным элементом с возможностью теплового контакта с последним.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 351103, кл. G 01 L 1/16, 1970.