Оптический преобразователь давления Советский патент 1982 года по МПК G01L11/02 

Изобретение отнхжится к оптическим измеригельным преобразователям и использоваться для измерения давления силы и др. Известны оптические преобразо&ате ли, содержащие источник излучения, во локсвшые световоды, объединенные в опгном корпусе, управляющую светоотражающую мембрану или отражатель, прикреп ленный к мембране фотодриемник Cll. Недостатком таких устройств является наличие больших оптических потерь и нелинейность характеристики, обусловленной расходимостью пучка света, выхо дявдего из волокшногч) световода. Известен оптический преобразователь давления в электрический сигнал, содержащий прозрачную полусферу, мембрану и кольцевую прокладку, расположенную межцу мембраной и плоской поверхность полусферы, источник излучения и фотопри es rtfflk С2. Недостатком этого преобразователя является нелинейная зависимость интенсивности отражённого света от зазора между пленкой и плоской поверхностью поду сферы. Цель изобретения - повышение линейности статической характеристики преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем прозрачное основание в виде полусферы, мембрану с упругим светопоглощающим элементом, установленную через прокладку на плоскости полусферы симметрично относительно вертикальной оси, источник излучения и фогоприемник, светопогл(. щающий элемент выполнен в форме эллиптического параболоида, установленного симметрично относительно оси мебраны вершиной к Плоскости основания, причем большая полуось сечения параболоида расположена в плоскости падения лучей, а его форма выбрана из условия 960 cosei ъ где 0 - заданный угол пацения лучей; Ъ - величина большой полуоси сечения параболоица; х,:,2 - кооршгаагы точек параболоида. На чертеже изображена конструкция оптического преобразователя давления. Устройство содержит источник I излучения,, прозрачное основание 2 в форме полусферы, прокладку 3, гибкую мембрану 4, упругий светопоглощаюишй элемент 5, ова конденсатора 6, фотоприемник 7., Мембрана 4 установлена по периметру на плоской поверхности основания 2 чере прокладку 3 так, что между ними образована герметичная подмембранная полость. Источник 1 .излучения и фотоприем |ник 7 установлены под углом, обеспечи ваюшим полное внутрешее отражение света. Оптический преобразователь давления работаег следующим образом. При наличии разности давления между внешней средой и подмембранной полостью мембрана 4 прогибается, в результате че го образуется йятно оптического контакта упругого светопоглощающего элемента 5 с плоской поверхностью полусферы 2 в виде эллипса, где вид контакта определяется слеоуюшим выражением 11 Р (ЪЧ COS0 / , Причем - прогиб мембраны (деформация элпиптического параболоида по оси симметрии), при этом нарушается полное внутреннее отражение и происходит поглощетше света свегопоглощаюшим элементом 5. В. отраженном пучке света, подпадающего На фотоприемник. 7, это пятно вищш как темный круг с радиусом, который является проекцией эллипса оп4тического контакта на плоскость фотоприемника 7. Следовательно, зависимость отраженного светового потока от величины прогиба мембраны линейна. Таким образлм, использование изобретения обеспечивает линейность статической характеристики и позволяет плавно менять интенсивность отраженного света. Формула изобретения Оптический преобразователь давления, содержащий прозрачное основание в виде полусферы, мембрану с упругим светопоглощающим элементом, установле нную через прокладку на плоскости по/ сферы симметрично относительно ее вертикальной оси, источник излучёния и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности статической, характеристики преобразователя, светопоглощающий элемент выполнен в форме эллиптического параболоида, установленного симметрично относительно оси мембраны вершиной к плоскости основания, причем большая полуось сечения.параболоида расположена в плоскости падения лучей, а его форма выбрана из условия где 0 - заданный угол падения лучей, х,у,2. - координаты точек параболоида}b .- величина большой полуоси сечения параболоида. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3789667, кл. 73-406, 05.07.74. 2,Харрик Н. Спектроскопия внутреннего отражения. М., Мир, 1970, с. 193195 (прототип).