Пьзооптический измерительный преобразователь

Пьзооптический измерительный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

бфйлОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистицеских

Республик (11, 567964 (6l) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлена.20.09.72 (21) 1829907 г (51) М. Кл.

6 01 L 1/24 с присоединением заявки №

Госудврственный иомитет

Соввтв Министров СССР по делам изобретвний и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано05,08.77,Áþëëåòåêb № 29 (45) Дата опубликования описания 22.09.77 (53) УДК 531,781 (088,8) Ю, В. Миронов, И, И, Слезингер, Г. М. Белипкий и В, А, Ширяев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт механики Московского ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени государственного университета им, М. В, Ломоносова (54) ПЬЕЗООПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения силы, давления, ускорения и других величин, вызывающих механические напряжения в твердом теле. б известные пьезооптические измеритель ные преобразователи содержат источник света, поляризационновоптическую систему и два дифференциально включенных фотопри емн яка. о

11ель изобретения - повышение точности путем уменьшения зависимости чувствительности преобразователя от температуры.

Это достигается тем, что предлагаемый преобразователь снабжен источником опорнац го напряжения, управляемым блоком питания источника света, блоком сравнения и сумматором выходного сигнала фотоприемников, соединенным с одним из входов блока сравнения, другой вход которого подклю- 20 чен к источнику опорного напряжения, а выход - ко входу управляемого блока питания.

На чертеже дана схема предлагаемого преобразователя. 25

Пьезооптический измерительный преобразователь содержит источник света 1, например светодиод, поляризациояно-оптическую систему, включающую пленочный поляризатор 2, нувствительный элемент 3 из прозрачного материала, обладающего пьезооптическим эффектом, например, из силикатного стекла, четвертьволновую пластинку 4 и анализаторы 6 и 6, установлетьчые один параллельно, а другой окрещенно к поллрпзатору 2, и два фотоприемника 7 í 8, например фотодиода, включенные дифференпиально в мостовую схему. Два @pyrex плеча моста фотодиодов образованы постоянными резисторами 9 и 10. Измерительная диагональ моста подключена непосредственно яли через усилитель (на чертеже не показан) к регистратору 11„В диагонали питания моста последовательно с источником питания 12 включен резистор 13, выполня щий роль сумматора выходных токов. С резистором 13 соединен один из входов блока сравнения 14, вход которого подключен к источнику опорного напряжения .I.,ý (например, нормальный элемент яли стабиля567964

3 .трон). Выход блока сравнения 14 соединен с входом управляющего блока питания 16, к выходу которого подключена цепь питания светодиода 1. Элементы 1-8 компактно собраны в общем корпусе и образуют датчик. 5

Остальные элементы относятся ко вторичной аппаратуре и соединены с ннм линией связи.

Работа преобразователя основана на использовании пьезооптического эффекта, состождего в зав3исимости двойного лучепре» ломления от механического напряжения. Основными прнчинами изменения чувствятельиости пьезооптического преобразователя является зависимость от температуры светоотдачи светодиода (1 O С) и чувствительности фотоднода (К и 0,2 „ гщр

Можно показать, что чувствительность . преобразователя пропорциональна прозведенню лучнстого потока светодиода на чувствительность фотодиода.. Пренебрегая сравнительно малой величнной темнового тока (3 O,f. /а 1о ), можно счйтать, что начальный ток фотодиода (3 ) также про» порционален этим велнчннам. Следовательно, поддержание постоянной величины начального тока фотодиода приводит к сохранению постоянной чувствительности.

Описанная оптическая система позволяет при нагруженин чувствительного элемента 3 ро получить нриращение освещенностей фотоприемников одинаковыми по величине и.противоположными по знаку.

При лннейных люкс-амперных характеристиках фотоприемников 7 и 8 и одинако- Зб вом кх начальном токе (5 ), сумма токов фотоприемннков, а следовательно,, и Напряжение на реэисгоре 13 не зависит от измеряемой силы Р (. 3) Ф ъ 2 0 ) °

При изменении, например, при увеличениы 40 температуры, светоотдача светодиода падает, уменьшается световой поток и, как следствие, уменьшаются токи фотодиодов

7 и 8. Падение напряжения на общем рези» сторе 13 уменьшается, на выходе блока сравнения 14 появляется сигнал, поступаю» щий на вход управляемого блока питания

16, который увеличивает напряженые питания светодиода 1. Поэтому возрастает его световой поток, за счет чего увеличивают ся токи фотодиодов 7 и 8 и напряжение на резисторе 13, стремясь к первоначальной величине. для плавной регулировки чувствительности пьеэооптического преобразователя резистор 13 может быть выполнен переменным.

Кроме ведения обратной связи, желательно включить в цепь питания светодиода терморезистор 17 или резистор. Эта частычная автотермокомпенсация облегчает требования к описанной выше схеме или, при прочих равных условиях, уменьшает зависимость чувствительного преобразователя от температуры.

Формула изобретения

Пьезооптический измерительный преобразователь содержащий источник света, поляризационно-оптическую систему и два дифференциально включенных фотоприемника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения зависимости чувствительности преобразователя от температуры, он снабжен источником опорного напряжения, управляемым блоком питания источника света, блоком сравнения и сумматором выходного сигнала фотоприемников, соединенным с одним из входов блока сравнения, другой вход которого подключен к нсточнику опорного напряжения, а выход « ко входу управляемого блока питания.

567964

11 g

Составитель В. Герасимова

Редактор H. Скворцова Техред 3. Фанта Корректор: Л. Краи ецко

Заказ 2728/ЗО Тираж 1101 Подписное

11НИИГ(И Госупярственного комитета Совета Министров СССР по полам изобретений и открытий

1.(. 3035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д. 4/5

Филипп l l(i l l ((атент", г. Ужгород, ул. Прое ктна и, 4