Пьезооптический динамометр

Пьезооптический динамометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 а>с 3%33

$4,r,5н > ноОП ИСАНИ Е

ИЗОбРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ (>4O8I74

Союз Советских

Социалистически»

Республик

® (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.01.72 (21) 1738775/18-10 (51)М.Кл. О 01 L1115 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.06.77. Бюллетень ¹ 23 (45) Дата опубликования описания 22.09.77

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 531.781 (088.8) оо делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. И. Слезингер, Г. М. Белицкий, В. А. Ширяев и Ю. В. Миронов (71) Заявитель

Институт механики Московского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственного университета им. М. В. Ломоносова (54) ПЬЕЗООПТИЧЕСКИЙ ДИНАМОМЕТР

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения сил в динамике и статике.

Известные пьезооптические динамометры, содержащие последовательно расположенные излучающий светодиод, подключенный к генератору переменного напря>кения, поляризатор, фазосдвигающую пластинку, чувствительный элемент, анализатор и фотоприемник, обладают недостаточной точностью из-за 1О изменения чувствительности раоочего фотоприемника вследствие его прогрева изменившимся фототоком и из-за влияния температуры окружающей среды.

Предлагаемый динамометр позволяет повысить точность, благодаря тому, что он снабжен дополнительными светодиодом и расположенным на пути его света поляризатором, плоскость поляризации которого перпендикулярна плоскости поляризации основного поляризатора, при этом светодиоды подключены к генератору через потенциометр во взаимно противополо>кной полярности.

На фиг. 1 приведена схема динамометра; на фиг. 2 — временные диаграммы параметров динамометра; на фиг. 3 — зависимость от измеряемой силы амплитуды импульсов света, поступающих на фотоприемник.

Пьезооптический динамометр содержит светодиоды 1 и 2, поляризаторы 8 и 4, фазо- ЗО сдвигающую пластинку 5, чувствительный элемент б, анализатор 7 .и фотоприемник 8.

В состав электронной аппаратуры, соединенной с динамометром линией связи, входят генератор 9 прямоугольных импульсов, полосовой усилитель 10, фазочувствительный детектор 11 и потенциометр 12.

Плоскости поляризации поляризаторов 8 и 4 составляют с направлением измеряемой силы P углы +45 и — 45 соответственно.

Анализатор 7 установлен скрешенно к поляризатору 4.

Фазосдвигающая пластинка 5 изготовлена из материала, имеющего собственное двулучепреломление, и направление оси наибольшей скорости ее совпадает с направлением измеряемой силы, а предварительный сдвиг фаз составляет 90 . Светодиоды 1 и 2 через потенциометр 12 подключены во взаимно противоположной полярности к генератору 9 прямоугольных импульсов.

Детали 8, 4, 5, б и 7 располо>кены по ходу лучей вплотную одна к другой (на фиг. 1 эти детали условно разнесены).

Работает динамометр следующим образом. Светодиоды 1 и 2 излучают импульсы света Ф, и Фз поочередно в зависимости от знака импульса U„„, генератора 9 (см. фиг.

2а, o). Световой поток светодиода 1, пройдя поляризатор 8, становится линейно-поляризо408174

20 юх ванным, а фазосдвигающая пластинка 5 образует его в циркулярно поляризованный с правым вращением.

Аналогично световой поток светодиода 2 на выходе фазосдвигающей пластинки 5 становится циркулярно поляризованным, но с левым вращением. Далее, пройдя чувствительный элемент б, световые потоки поступают в анализатор 7, выделяющий из них составляющие, параллельные его плоскости поляризации, которые и засвечивают фотоприемник 8. Потенциометр 12 установлен в такое положение, что при отсутствии нагрузки на чувствительный элемент б уровень светового потока Фо, поступающего на фотоприемник 8, при свечении того или другого светодиодов одинаков (точка А фиг. 3; участок 1, фиг. 2 г).

Таким образом, сигнал фотоприемника 8 содержит только постоянную составляющую и узкие пики, первая гармоника которых равна удвоенной частоте генератора 9. Эти сигналы не:пропуокаются полосовым усилителем

10 и на выходе динамометра нет сигнала (участок I,ôèã. 2 е). При нагруженви чувствительного элемента б измеряемой силой ЛР в нем создается фазовый сдвиг Ла, который алгебраически суммируется с фазовым сдвигом

"ао, создаваемым фазосдвигающей пластинкой

5. Вследствие этого уровень светового потока на входе фотоприемника 8 возрастает на ЛФ во время излучения светодиода 1 и уменьшается на ЛФ во время излучения светодиода 2, и на выходе фотоприемника появляются переменная составляющая на основной частоте, а на выходе детектора 11 постоянный сигнал U„„„,, пропорциональный измеряемой силе ЛР (участок II фиг. 2 д и е). При изменении знака силы меняются на противоположные фазы переменной составляющей фотоприемника ЛУ, и знак выходного сигнала живых.

Динамометр не имеет погрешности, связанной с прогревом фотоприемника собственным фототоком, при ступенчатом изменении силы ЛР, так как эффвктивное значение тока фотоприемника от этой силы не зависит (см. фиг. 2 д).

Исключается также дрейф нуля, связанный с изменением темнового тока фотоприемника и изменением чувствительности фотоприемника.

Формула изобретения

Пьезооптический динамометр, содержащий последовательно расположенные излучающий светодиод, подключенный к генератору переменного напряжения, поляризатор, 25 фазосдвигающую пластинку, чувствительный элемент, анализатор .и фотоприемник, о т л ич а ющи и с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен дополнительными светодиодом и расположенным на пути его свеЗ0 та поляризатором, плоскость поляризации которого перпендикулярна плоскости поляризации основного поляризатора, при этом светодиоды подключены к генератору через потенциометр во взаимно противоположной полярности.

408174

Ф (бт) и

Ьык

Фиг. 2

4uz Б

Составитель В. Герасимова

Техред А. Камышникова Корректор В. Гутман

Редактор Е. Гончар

Заказ 540/1408 Изд. И 86 Тираж 1109 Подписно,.

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. «Харьк. фил. пред. «Патент»