Оптический датчик давления

Авторы патента:

G01L1/24 - путем измерения изменения оптических свойств напряженных материалов, например путем фотоупругого анализа напряжений

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения давления. Луч лазерного источника 1, прошедший через четверть. волновые пластины 2-4, поляризатор 5 и чувствительный элемент 7, направляется светоделительным зеркалом 8 по двум направлениям: непосредственно на фотоприемник 10 опорного канала и через поляризатор 6 на фотоприемник 9 измерительного канала, сигналы с которых поступают на усилитель 11 разности сигналов. Изменение т-ры чувствительного элемента 7 вызывает цзменение сигнала термопары 14, поступающего через усилитель 15 на реверсивный электродвигатель 13. Вращением в соответствующую сторону поляризатора 5, соединенного с электродвигателем 13, обеспечивается неизменность интенсивности света , попадающего на фотоприемник 9. 1 ил.

Соаэ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4141782/24-10 (22) 03.1 1.86 (46) 23.09.88. Бюл. № 35 (72) Б. М. Карнаух, Б. Г. Мыцык и В. В. Остапюк (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1024764, кл. G 01 L11/00,,04.03.82.

Авторское свидетельство СССР № 4 12502, кл. G 01 1 1/24, 25.01.72. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения давления. Луч лазерного источника 1, прошедший через четверть. волновые пластины 2 вЂ” 4, поляризатор 5 чувствительный элемент 7, направляется светоделительным зеркалом 8 по двум направлениям: непосредственно на фотоприемник 10 опорного канала и через поляризатор 6 на фотоприемник 9 измерительного канала, сигналы с которых поступают на усилитель 11 разности сигналов.

Изменение т-ры чувствительного элемента 7 вызывает изменение сигнала термопары 4, поступающего через усилитель 15 на реверсивный электродвигатель 13. Вращением в соответствующую сторону поляризатора 5, соединенного с электродвигателем 13, обеспечивается неизменность интенсивности света, попадающего на фотоприемник 9. 1 ил.

1425483

Составитель P. Садыкова

Редактор В. Петраш Техред И. Верес Корректор М. Васильева

Заказ 4758/37 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к преобразователям давления, основанным на поляризационно-оптической методике определения напряжения.

Цель изобретения вЂ” повышение точности измерения давления.

На чертеже приведена принципиальная схема оптического датчика давления.

Датчик содержит лазерный источник 1 излучения четвертьволновые пластины 2 вЂ” 4, поляризаторы 5 и 6, двулучепреломляющий чувствительный элемент 7, светоделительное зеркало 8, фотоприемники 9 и 10, усилитель 11 разности сигналов, реверсивные электродвигатели 12 и 13, термопару 14 и усилитель 15 с дифференцирующей цепью, Поляризационно-оптическая система обеспечивает возможность измерения давления посредством вращения одного из поляризаторов, например анализатора, для компенсации изменений интенсивности I света, обусловленных воздействием давления на чувствительный элемент. Вращением поляризатора можно компенсировать изменения интенсивности I, обусловленные изменением температуры чувствительного элемента. В результате существенно повышается точность определения давления.

Датчик работает следующим образом.

Луч от лазерного источника 1 излучения проходит поляризационно-оптическую систему, состоящую из четвертьволновых пластинок 2 вЂ” 4, поляризатора 5 и чувствительного элемента 7р делится светоделительным зеркалом 8 на два луча, один из которых через поляризатор 6 попадает на фотоприемник 9 измерительного канала, а другой вЂ” на фотоприемник 10 опорного канала. Индуцированное давлением Р изменение разности хода в чувствительном элементе 7 приводит к появлению разности между фотоэлектрическими сигналами, поступающими с фотоприемников 9 и 10 на усилитель 11 разности сигналов. Последний приводит в действие реверсивный электродвигатель 12, который поворачивает анализатор 6 на угол Ла в сторОну уравнения величин фотосигналов в обоих каналах. По величине Ла определяют давление P. Для начальной установки рабочей точки устройства на линейном участке зависимости интенсивности I используется переменное сопротивление R.

При изменении температуры чувствительнсго элемента 7 изменяется разность хода в последнем и, соответственно, интенсивность света, попадающего на фотоприемник

9, в результате чего появляется разность фотоэлектрических сигналов с фотоприемников 9 и 10. Это в случае отсутствия устройства для компенсации температурного изменения разности хода в чувствительном элементе 7 приводит к повороту поляризатора 6 на некоторый угол, проградуированный в единицах давления, и, соответственно, к увеличению погрешности измерения давления. При наличии такого устройства одновременно с изменением температуры чувствительного элемента 7 изменяется термоэлектрический сигнал термопары 14, соприкасающейся с чувствительным элементом 7. Этот сигнал усиливается усилителем 15 и подается на реверсивный электродвигатель 13. Последний вращает поляризатор 5 в сторону, соответствующую компенсации температурных изменений интенсивности I света, попадающего на фотоприемник 9, обусловленных температурными изменениями разности хода в чувствительном элементе 7. Поэтому при изменении температуры интенсивность света, попадающего на фотоприемник 9, не изменяется, соответственно, не ухудшается и заданная точность определения давления Р, обусловленная пьезооптической чувствительностью двулучепреломляющего элемента 7.

В предлагаемом датчике повышается очность определения давления путем устранения паразитного влияния изменений температуры двулучепреломляющего чувствительного элемента.

Формула изобретения

Оптический датчик давления, содержащий лазерный источник излучения, две четвертьволновые пластинки и установленный между ними двулучепреломляющий чувствительный элемент, светоделительное зеркало, поляроид-анализатор и цепь обратной связи, содержащую фотоприемники опорного и измерительного каналов, подключенные через усилитель к реверсивному электродвигателю, связанному с поляроидом-анализатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения давления, в него введены установленные после источника излучения дополнительная четвертьволновая пластинка и поляризатор, а также введено устройство для компенсации температурных изменений разности хода луча в чувствительном элементе, состоящее из последовательно соединенных термопары, установленной на чувствительном элементе, усилителя с дифференцирующей цепью и реверсивного электродвигателя, связанного с поляризатором.

Микроэлектронный механоэлектрический датчик // 1385951

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при конструировании интегральных полупроводниковых датчиков давления

Волоконно-оптический измерительный преобразователь // 1362228

Индикатор усилия затяжки резьбовых соединений // 1323875

Изобретение относится к устройствам для контроля состояния ответственны.х резьбовых соединений и позволяет повысить № 1540125,чувствительность индикатора и расширить диапазон индицируемых нагрузок

Способ измерения коэффициента концентрации напряжений // 1318812

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и сократить время проведения измерений

Измеритель давления // 1298555

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет уменьшить погрешности измерения

Тензодатчик // 1281932

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность и расширить динамический диапазон измерений

Устройство для определения напряжений // 1281931

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить производительность и упростить устройство

Волоконный пьезооптический измерительный преобразователь // 1273755

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения физических величин, выэьшающих механические напряжения в твердом теле

Пьезооптический преобразователь // 1257416

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет упростить конструкцию и процесс измерений

Пьезооптический измеритель механических величин // 2109258

Оптический способ измерения силы // 2115100

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к средствам измерения силы, вызывающей деформацию или перемещение чувствительного элемента, регистрируемые оптическими средствами

Лазерный интерферометрический преобразователь силы (варианты) // 2142122

Волоконно-оптические датчики давления и система измерения давления, их включающая // 2205374

Волоконно-оптический датчик температуры и деформации // 2248540

Изобретение относится к области измерительной техники, телеметрии и оптоэлектроники и может быть использовано для контроля деформаций крупных сооружений, в электротехнической промышленности при измерении температурных режимов трансформаторов, в геологической разведке при измерении распределения температуры вдоль скважин, в авиационной промышленности при контроле деформаций конструкций летательных аппаратов и т.д

Оптический тактильный датчик // 2263885

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тактильным датчикам оптического типа

Средство определения напряжений // 2319941

Материал, чувствительный к давлению // 2335511

Изобретение относится к полимерному материалу, обладающему оптически детектируемым откликом на изменение нагрузки (давления), включающему полиуретановый эластомер, адаптированный для детектирования изменения нагрузки, содержащий алифатический диизоцианат, полиол с концевым гидроксилом и фотохимическую систему, включающую флуоресцентные молекулы для зондирования расстояния, модифицированные с превращением в удлиняющие цепь диолы, в котором мольное соотношение диолов и полиолов находится в диапазоне от приблизительно 10:1 до около 1:2, а фотохимическая система выбрана из группы, состоящей из системы эксиплекса и резонансного переноса энергии флуоресценции (FRET)

Способ контроля механических напряжений в кремниевой структуре пленка sio2 - подложка si // 2345337

Изобретение относится к электронной технике, в частности к микроэлектронике, и может быть использовано при изготовлении кристаллов ИС и дискретных полупроводниковых приборов

Оптический тактильный датчик и способ восстановления распределения вектора силы с использованием указанного датчика // 2358247

Изобретение относится к устройству и способу определения вектора силы и может быть использовано в тактильном датчике для руки робота