Устройство для измерения напряжений

Устройство для измерения напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

gi>994938 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 26. 08. 81 (21) 3333693/18-10 р р з с присоединением заявки М9

G 01 L 1/24

G 01 J 4/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений, и открытий (23) Приоритет— ($3) УДК 531. 781:

:535.5 (088.8) Опубликовано 07.02.83. Бюллетень Ио 5

Дата опубликования описания 070283 (72) Авторы изобретения

Н.М.Дричко, М. В.Лейкин, А.А. Парфентьев, Н.М . Tг1зюмев:в. и В.В.Анищенко

1

С г (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к соптическому приборостроению, а именно к приборам для исследования напряжений в моделях и прозрачных объектах.

Известны поляриметры, предназначенные для измерения азимута главных направлений и разности хода, состоящие из осветительной части, содержащей источник монохроматического излучения и циркулярный поляризатор, и ре гистрирующей части, содержащей устройство вращения плоскости поляриза" ции, фотоприемное устройство и фазометр (1).

Недостатком такого устройства является малый диапазон измерения разности хода.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является поляриметр, содержащий фотоуаругий чувствительный элемент, размещенный между осветительной частью и механизмом вращения плоскости поляризации, блок регистрации разности хода и блок регистрации азимута главных направлений с удвоителями частоты и фотоприемниками .(2 j.

Вследствие изменения во времени положения плоскости поляризации, падающего на светоделитель, возникает погрешность, снижающая точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности ва счет стабилизации положения плоскости поляризации.

Указанная цель достигается тем, что в блок регистрации азимута главных направлений введены два заграждающих фильтра, а механизм вращения плоскости поляризации выполнен в ви-. де вращающейся линейной фазовой плас тины и расположенного за ней неподвижного поляризатора, при этом заграждающие фильтры включены между фотоприемниками и удвоителями частоты.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Одветительная часть содержит источник света 1 и циркулярный ахроматический поляризатор 2. Регистрирующая часть устройства, расположенная за чувствительным юлементом 3, включает четвертьволновую пластину 4, установленную в центральной части пучка, устройство вращения плоскости поляризации 5, представляющее собой вращающуюся линейную фазовую пластину, и расположенный за ней неподвижный поляризатор, светоделитель 6, блок измерения разности хода 7 и блок из994938 мерения главных направлений, в состав которого входят элементы 8-19. Светоделитель 8 делит пучок на две части, которые проходят через светофильтры 9 и 10, выделяющие разные участки спектра„ и воспринимаются фотоприемниками

11 и 12. Выходы фотоприемников связаны с входами заграждающих фильтров

13 и 14 .на частоту, равную удвоенной частоте вращения линейной фазовой пластины. Выходы заграждающих фильтров соединены с входами удвоителей частоты 15 и 16, выходы которых поцключены к сумматору 17. Выход сумма- тора соединен с одним из входов фазометра 18, на другой вход которого подается опорное напряжение. Сигнал, пропорциональный разности фаз, передается через усилитель на исполнительное устройство 19, устанавливаО ющее пластину 4 под углом 45 к глав- . ным направлениям элемента.

Устройство работает следующим образом.

Чувствительный элемент 3 освещается кругАополяризованным светом в области спектра, включающей рабочие длины волн h z и Л2, выделяемые светофильтрами 9 и 10. Вращающаяся линейная фазовая пластина модулирует световой поток так, что переменная составляющая сигнала на выходе фотоприемников 11 - 12 имеет вид

2Ëä ; ,4=Кзж (1+cosa;)s n (4 +- П1

35 — Sio t соз — s n 2м1

Л„ где К вЂ” коэффициент пропорциональности; сР разность хода чувствительного элемента для азимут главных направлений, отступление разности фаз фа1 зовой пластины от Л для Ъ м - круговая частота вращения главных направлений фазовой пластины.

Применение линейной фазовой пластины в устройстве вращения плоскости йоляриэации вызывает появление в спектре сигнала, формируемого на выходе фотоприемников, составляющей с частотой 2liy, амплитуда которого определяется отступлением разности фаз пластины от 3 .

В качестве линейной фазовой пластины может быть применена любая двупреломляющая пластина (например, слюдяная или кварцевая ) произвольной толщины. Ограничением на толщину пластины является требование, что-gQ бы разность фаз пластины в длинах волн, выделяемых светофильтрами 9 и

10, отлич ась от К+Л2, где q — целое число. Поскольку значения А < и А2 могут выбираться в широкой области спектра, указанное требование всегда легко выполнимо.

Информацию об азимуте главных направлений неоет составляющая сигнала с частотой 4ы. Составляющая с частотой 2 о подавляется заграждающими фильтрами 13 и 14.

В зависимости от выбранных значений л „ и Л2 и разности хода элемента фазы сигналов с частотой 4и> могут либо совпадать, либо различаться на У . В обоих случаях фаза сигнала определяет азимут одного из главных направлений. Удвоители частоты

15 и 16 преобразуют сигналы так, что на входе сумматора сигналы всегда совпадают по фазе.

Суммарный сигнал подается на один из входов фазометра, измеряющего фазу,по отношению к опорному сигналу той же частоты. Измеренная разность фаз равна азимуту одного из главных направлений элемента. После определения азимута исполнительное устройство 19 поворачивает пластину 4 до положения, при котором ее главные направления образуют угол 45 с главными направлениями объекта.

Блок измерения 7 осуществляет измерение алгебраического значения раз-, ности хода, позволяющий определить направление азимута, измеренного фазометром 18

Повышение точности измерения достигается за счет стабилизации положения плоскости поляризации относительно светоделителей и может достигать 10%. Упрощение изготовления оптической части достигается заменой ахроматической пластины, содержащей две пластины из разных кристаллических материалов, ToJIIQHHEI которых должны быть выдержаны с погрешностью не более 1 мкм, одной пластиной произвольной толщины из любого двулучепреломляющего материала. Повышение точности измерения подтверждено результатами экспериментальных опробований, при этом случайная погрешность измерения разности хода (при д"=

300 нм )и параметра изокпийы,(при

9=45о) составляет соответственно

0,4 и 1%.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряжений, содержащее фотоупругий чувствительный элемент, размещенный между осветительной частью и механизмом вращения плоскости поляризации, блок регистрации. разности хода и блок регистрации азимута главнь1х направлений с удвоителями частоты и фотоприемниками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности

994938

Составитель A.Ñåâåðèí

Редактор В.Лазаренко Техред М.Коштура Корректор И.Шулла

Заказ 628/26 Тираж, 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 за счет стабилизации положения плоскости поляризации, в блок регистрации азимута главных направлений введены два заграждающих фильтра, а механизм вращения плоскости поляризации выполнен в виде вращающейся линейной фазовой пластины и расположенного за ней неподвижного поляризатора, при этом заграждающие фильтры включены между фотоприемниками н удвоителями частоты.

Источники информации, Ф принятые во внимание при экспертизе

1. "Приборь и техника эксперимента", 1977, Р 1, с. 210-212.

2. Авторское свидетельство СССР

9 813145, кл. С 0 4 J 4/04, 15.06. 79 (прототип).