SU794548A1 - Пьезооптический акселерометр - Google Patents

Description

(54) ПЬЕЗООПТИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

1

Изобретение относитс  к измерению параметров движени , в частности .к акселерометрам.

Известны акселерометры, в основу работы которых положен принцип изменени  частоты лазерного излучени  при изменении оптической длины резонатора лазера под действием инерционных сил flj , 2J и ЗД . .

Недостатком их  вл етс  нестабиль ность частоты генерации при изменении условий окружающей среды. Дл  уменьшени  вли ни  внешних факторов на точность таких акселерометров примен ют специальные системы стабилизации параметров и оптического квантового генератора: периметра, мощности и т.д. .(Однако такие скстемл сложны, дорогосто щи и не могут полностью компенсировать вли ни  возмущающих факторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигнутым результатам  вл етс  устройство, содержащее распложенные последовательно источник излучени , пол ризатор, чувств ельный элемент (ЧЭ), выполненный из фотоупругого кристсшлического материала , нагруженный эталонной массой, .анализатор и приемник излучени  f4j .

Недостатком устройства  вл етс  изменение взаимной ориентации пол ризатора , анализатора и ЧЭ при работе в услови х вибраций, что вносит дполнительные погрешности при измерении .

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

Дл  этого в предлагаемом акселерометре пол ризатор, чувствительный элемент и анализатор выполнены в виде пр моугольного параллелепипеда, представл ющего собой сборку трех призм из кристаллического одноосного фотоупругого материала, оптическа  ось которого ориентирована перпендикул рно к направлению распространени  света, разделенных изотропными промежутками, причем средн   призма выполнена в виде параллелепипеда, противоположные сопр гаемые грани которого скошены под углом во взаимно перпендикул рных направлени х.

На чертеже представлена упрощенна  конструктивна  схема устройства.

Claims (1)

1. Устройство содар еит призму 1, установленную на пути излучени  от источника света 2, фотоприемник 3 и инерцирнную массу 4. Призма 1 выполнена из. кристалли .ческого одноосного двулучепреломл ю щего материала, обладающего большим коэффициентом фотоупругости в виде сборки из трех призм 5, 6 и 7. Между призмами 5-7 вне световой зоны дл  создани  изотропных промежутков вклеены уголки 9 из металлической фольги. Воздушные зазоры по периметр залиты компаундом 10, угол при вериаи не призм «L определ етс  по формуле /П , , -.anct5j- -- , где Пр и п - показатели прелсичлени одноосного кристалла дл  необыкновенного и обыкновенного лучей с ответственно; п - показатель преломлени изотропного промежутка . Пол ризатором излучени   вл етс  призма 5, промежуток 8 и лева  часть призмы б, средн   часть которой нагружена инерционной массой 4 и  вл ет с  чувствительным элементом. Права  часть призмы 6, изотропный промежуток и призма 7 образуют анализатор излучени . Работа пьезооптического акселеро метра происходит следующим образом. Луч света от источника излучени  2 попадает на пол ризатор (призма 5 изотропный промежуток 8, лева  часть призмы 6). Далее пол ризованное излучение попадает на чувствительный элемент (средн   часть призмы 6), нагруженный инерционной массой 4. При отсутствии ускорени  излучение пройдет через чувствительный элемент без изменени  плоскости пол ризации и поступит на анализатор (права  часть призмы б, изотропный промежуток , призма 7). Так как пол ризатор и анализатор скрещены, то последний не пропустит светового потока на чувствительную площадку фотоприёмника 3. При наличии ускорени  а в чувс вительном элементе (средн   часть пр мы 6) по в тс  механические напр же ни , в результате которых возникнет разность фаз Г дл  обыкновенного и необыкновенного лучей, закон измене ни  которой имеет вид (p,, где Рл  и 5|« упругооптические конта ты кристалла; а - ускорение; к - коэффициент, учитйвающий св зь между ускоре нием и деформаци ми ЧЭ Наличие разности фаз дл  обыкновенного и необыкновенного лучей приводит к повороту плоскости пол ризации излучени  на выходе ЧЭ, Угол поворота плоскости пол ризации излучени  пропорционален ускорению а. Прошедшее через ЧЭ излучение поступает на анализатор, который пропускает часть светового потока в зависимости от угла поворота плоскости пол ризации излучени  на фотоприемник 3. Таким образом выходной сигнал с фотоприемника несет в себе информацию о величине линейного ускорени . Пол ризатор, ЧЭ и анализатор могут быть выполнены из кристаллического одноосного двулучепреломл ющего материала, облащакнцего значительным коэффициентом фотоупругости, например из ниобата лити  (LiNbO2), что обеспечивает хорошую чувствительность акселерометра. Изотропные промежутки могут быть выполнены в виде клеевых соединений призм. Конструкци  устройства позвол ет повысить точность и надежность измерейи  ускорений за счет повышени  его устойчивости к внешним воздействи м , уменьшить габариты и вес. Вследствие уменьшени  числа рабочих граней возрастает чувствительность устройства . Формула изобретени  Пьезооптический акселерометр, содержащий расположенные последовательно источник излучени , пол ризатор, чувствительный элемент, выполненный из фотоупругого кристаллического материала, и нагруженный эталонной массой, анализатор и приемник излучени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, пол ризатор, чувствительный элемент и анализатор выполнены в виде пр моугольного параллелепипеда, представл ющего собой сборку трех призм из кристаллического одноосного фотоупругого материала, оптическа  ось которого ориентирована перпендикул рно к направле|иик) распространени  света, разделенных изотропными промежутками, причем средн   призма в виде параллелепипеда , противоположные сопр гаемые грани которого скошены под угле во взаимно ортогонгшьных направлени х. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3800594, кл. G 01 р 15/08, 02.04.74. 2,.Патент США № 4048859, кл. G 01 р 15/08, 20.09.77. 3.Патент ФРГ №1673413, кл.42017, 28.05.74. 4.Авторское свидетельство СССР 430323, кл. G 01 р 15/08, 14.01.72 (прототип).

   ffamuvecKM ocA

   Оптическа  ось