Фотоупругий датчик

Фотоупругий датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалмстмческик

Республик

F. 21 С 39/00

Государственный комитет

СССР

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень №19 (53) УДК622.831. .3 (088.8) ио делам изобретений и открмтий

Дата опубликования описания 05.06.80 (72) Автор изобретения

Г. И, Кулаков (71) Заявитель

Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (54) ФОТОУПРУГИЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к области горного дела, а именно к приборам для измерения напряжений в горных породах.

По основному авт. св. № 578456 известен фотоупругий датчик для измерения напряжений в горных породах, (IJ

Этот датчик. предназначен измерять напряжения, действующие в плоскостях, параллельных оси скважины, в которой он установлен, и ориентировочные — параллельно этой оси. Однако он не позволяет одновременно получать информацию о напряжениях, действующих в породе в этих же плоскостях, но в направлениях непараллельных оси,скважины.

Цель изобретения — увеличение объема получаемой информации.

Это достигается тем, что фотоупругий датчик снабжен круговой прокладкой, закрывакицей зеркальный слой вокруг радиального отверстия, выполненного в цилиндрическом элементе.

Благодаря наличию радиального отверс тия, играющего роль концентратора напряжений, и круговой прокладки, исключающей прикленванне к стенкам скважины участка боковой поверхности цилиндрического элемента, окружающего радиальное отверстие, в датчике вокруг радиального отверстия наблюдают дополнительную оптическую картину, по которой судят о двух экстремальных напряжениях, действующих в плоскости, нормальной к оси отверстия, т. е. параллельной оси скважины. При наличии двух радиальных отверстий, направленных под углом друг к другу, в датчике наблюдают две дополнительные оптические картины, по которым судят об экстремальных

1в найряжениях в двух плоскостях, параллельных оси скважины, и т. д. В общем случае экстремальные напряжения непараллельны оси скважины и информация о них является дополнительной по отношению к информации, получаемой по известному фотоупругому датчику.

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик, вид сбоку с разрезом в одну четверть; на фиг. 2 — то же, вид сверху с частичным разрезом по плоскости радиальных отверс2в тий; на фиг. 3 — ход лучей света при наблюдении устройства с помощью полярископа.

Фотоупругий датчик состоит из цилиндрического элемента l, конусного зеркала 2, 735774 прокладок 3 и пластинки 4. К ней прикреплены элемент 1 и зеркало 2.

Цилиндрический элемент изготовлен из оптически чувствительного материала и в нем выполнены осевое отверстие 5 и два радиальных отверстия 6. Боковая поверхность элемента 1 снабжена зеркальным слоем 7, причем последний на участках, окружающих радиальные отверстия, закрыт круговыми прокладками 3, изготовленными, например, из тонкой резины. Прокладки 3 по их контуру приклеены к боковой поверх1Е ности цилиндрического элемента 1 клеем, обеспечивающим эластичное соединение.

Конусное зеркало 2 снабжено зеркальным слоем 8 по внешней боковой поверхности н имеет угол при основании 45, Для измерения напряжений датчик устанавливают в скважине 9 и приклеивают по боковой поверхности цилиндрнческогб элемента l к ее стенкам слоем клея 10.

При этом участки под прокладками 3 остаются непрнклееннымн к стенкам скважины.

В процессе совместного деформировання с окружающей породой в цилиндрическом элементе 1 возникают напряжения, пропорциональные приросту напряжений в породе.

При наблюдении датчика в поляризованном свете с помощью полярископа в нем можно видеть оптическую картину, состоящую из двух участков, расположенных вокруг радиальных отверстий 6, и остальной части.

При этом луч от источника света 11, пройдя через поляризатор !2, четвертьволновую плас- >4 тинку 13 и наклонную полупрозрачную пластинку 14, попадает в скважину 9 и далее на зеркальный слой 8 конусного зеркала 2.

Преломившись под углом 90, луч проходит через стенку цилиндрического элемента 1 и, отразившись от зеркального слоя 7, возвращается назад, в скважину 9. Пройдя снова через наклонную полупрозрачную пластинку 14, четвертьволновую пластинку 15, анализатор 16 и собирательную линзу 17, луч света попадает в глаз наблюдателя.

По участку оптической картины, расположенному вдали от радиальных отверстий 6, судят о величине напряжения, действующего в направлении, параллельном оси скважины.

Оптическая картина на участках вокруг радиальных отверстий 6 имеет следующие особенности. Поскольку боковая поверхность цилиндрического элемента 1 на участках, окружающих радиальные отверстия 6, не приклеена к стенкам скважины и, следовательно, на этих участках материал стенок цилиндрического элемента I свободно деформируется, то оптическая картина на этих участках имеет две оси симметрии, ориентированные в направлениях двух экстремальных напряжений, действующий в плоскостях, нормальных к осн радиальных отверстий.

Порядок изохром на этих участках пропорционален величине указанных напряжений.

Таким образом, при наличии двух радиальных отверстий датчик позволяет получать помимо информации о величине напряжения, действующего в направлении, параллельном оси скважины, егце н дополнительную информацию о величине и направлении экстремальных напряжений, не параллельных оси скважины, но действующий в двух плоскостях, параллельных оси скважины, Формула изобретения

Фотоупругий датчик по авт. св. № 578456, отличающийся тем, что, с целью увеличения объема получаемой информации, он снабжен круговой прокладкой, закрывающей зеркальный слой вокруг радиального отверстия, выполненного в цилиндрическом элементе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 578456, кл, Е 21 С 39/00, !977.

735774

Фиа авиа 3

Составитель Е. Аитипеикова

Редактор Н. Воликова Техред К.Шуфрич Корректор М. Коста

Заказ 43l9 Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

1! 3035. Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП а Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4