Устройство для наблюдения оптической картины в скважинных фотоупругих датчиках — SU 1199939 (original) (raw)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 191 О 59 ГО ОПИ ЗОБРЕТЕНИ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ что, с целью повышения точности путем определения ориентации осей симметрии оптической картины в фотоупругих датчиках, оно снабжено отвесом и поворотной втулкой в которой закреплены стрелка - отвес иполяроидная пластинка по крайней мере с одной прямолинейной кромкой,при этом отвес закреплен на корпусе,а поворотная втулка размещена в узлеполяризатора, с возможностью осевого вращения. 2. Устроиство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности за счет обеспечения возможности измерения напряжений в фотоупругих датчиках .на расстоянии 05 м от устья скважины, поляризаторный узел использован в качестве анализаторного,ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Институт горного дела СО АН СССР(56) Трумбачев В. Ф. и др. Измерениенапряжений и деформаций методом Фотоупругих покрытий. - М.: Наука, 1966,с. 57-62,Авторское свидетельство СССРВ 363865, кл. С 01 В 11/18, 1970.(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯОПТИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ В СКВАЖИННЫХ ФОТОУПРУГИХ ДАТЧИКАХ, включающее корпусс размещенными в нем поляризаторным,анализаторным узлами и отсчетнымишкалами, осветитель и компенсирующееустройство для отсчета дробных порядков, о т л и ч а ю щ е е с я тем,1 С 39/00; С 01 В 11/18;2 В 27/28Изобретение относится к горному делу, точнее к устройствам для измерения напряжений в горных породах.Цель изобретения - повышение точности путем определения ориентации осей симметрии оптической картины в фотоупругих датчиках с зеркальным по. крытием относительно линии горизонта и повышение информативности за счет обеспечения воэможности измерения"; напряжений в фотоупругих датчиках на расстоянии 60,5 м от устья скважины,На.фиг. 1 изображено устройство поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху на фиг. 3 в ,1 узел визира с отвесом; на фиг. 4 - принципиальная оптическая схема наблюдения фотоупругого датчика, установленного в скважине, с помощью рассматриваемого устройства; на фиг. 5- общий вид оптической картины в фото- упругом датчике. 1 О520 Устройство для наблюдения опти-.ческой картины состоит из поляриэаторного 1 и анализаторного 2 узлов. По ляризаторный узел 1 содержит корпус 3, втулку-крышку 4, поворотную втулку 5 и ручку 6, В корпусе 3 размещеЗО ны защитное стекло 7, четвертьволновая пластинка 8, удерживаемые зажимным кольцом 9. Во втулке-крышке 4 установлена поворотная втулка 5, в которой размещены защитное стекло, .10, удерживаемое гайкой 11, поляроид 12, удерживаемый гайкой 13, и распорная планка 14, на которой укреплена стрелка-отвес 15, На защитном стекле 10 укреплена дополнительнаяч 40 .поляроидная пластинка 16, по краинеи мере с одной прямолинейной кромкой 17 и прорезью 18, С поворотной втулкой 5 и дополнительной поляроидной пластинкой 16 связаны стрелка 19 и нониусная шкала 20 (фиг. 2) . В ана 45 лизаФорном узле 2 размещены поляроид 21, четвертьволновая пластинка 22 и зрительная трубка 23, На корпусе 3 на одной линии с ручкой 6 укреплен визир 24, выполненный в виде планки (фиг, 3), снабженной отверстием 25, в котором крепится отвес 26. Поворотная втулка 5 может свободно вращаться в крышке 4, а последняя в свою очередь в корпусе 3. На втулке-крыш ке 4"нанесены компенсационная шкала 27 фиг, 2) для отсчета дробных порядков и шкала 28 углов. Оптически активные элементы устройства собраны в следующем порядке.В исходном положении оптические осиполяроида 12 и планки 16 ориентированы в направлении линии ручка 6 - визир 24. Оптические оси поляроида 12поляризатора 1 и поляроида 21 анализа-.отора 2 установлены под углом 90 однак другой. Оптические оси четвертьволновых пластинок 8 и 22 повернуты относительно направлений соответстврт.щих поляроидов 12 и 21 на угол 45оа между собой на угол 90 . В результате оптическая система собрана посхеме круговой поляризации, В исходном положении оптическая ось дополнительной поляроидной пластинки 16совмещена с оптической осью поляроида 12, а последняя установлена по визиру 24. В этом положении системаполяроидов 12 и 16 полностью пропускает свет,При работе рассматриваемое устройство совместно с источником 29света 1 фиг. 4) размещают перед устьемскважины 30 с датчиком 31, Луч светаот источника 29 света проходит черездополнительную поляроидную пластинку16, поляроид 12, четвертьволновуюпластинку 8, попадает в скважину 30и фотоупругий датчик 31. Пройдя поматериалу датчика 31 и отразившисьот зеркального слоя 32, нанесенногона заднюю торцовую поверхность датчика 31, луч возвращается назад, повгорно проходит по материалу датчика31, далее по скважине 30 попадаетв анализатор 2, проходит через четвертьволновую пластинку 23 и поляроид и попадает в глаз 33 наблюдателя(или фотоаппарат, другой светорегистрирующий прибор),Если в фотоупругом датчике.31 нет внутренних напряжений, то луч света в системе полностью гасится, При наличии внутренних напряжений в фотоупругом датчике 31, возникших в нем за счет перераспределения или прироста напряжений в окружающей его породе, луч света, вошедший в датчик 31, вследствие эффекта двулучепрелом" ления, разлагается на два поляризованных луча, Последние распространяются по материалу датчика 31 с разными скоростями. Вследствие этого они приобретают некоторую разность хода, пропорциональную напряжениям в датчике, Пройдя через анализатор10 3 1199 ппале 28. Ориентировка прибора по огнесу 15 обеспечивает вывод его в строго вертикальное положение. Благодаря этому все отсчитываемые.по шкалам углы привязаны строго к вертикали или горизонтали.Процесс отсчета угла наклона оси симметрии оптической картины в датчике состоит в следующем,Дополнительную поляроидную пластинку 16 совместно с защитным стеклом 1 О поворачивают в поворотнойа втулке 5 по часовой стрелке на 90 При этом оптическая ось поляроидной 15 пластинки 16 оказывается ориентиро.ванной под углом 90 к оптической оси поляроида 12. В результате свет на участке пластинки 16 не проходит к датчику и в этом месте на оптичес кой картине в датчике появляется тень ео светлым участком, соответствующим прорези 18. Немного перемещая прибор перед скважиной, не сбивая отвес 26 и вращая крьппку 4, совмещают планку 25 14 с наблюдаемой осью симметрии, ведя наблюдение через поляризатор, Затем по стрелке-отвесу 15 и шкале 28 отсчитывают угол, соответствующий наклону оси симметрии оптической 30 картины. Это относительно грубый отсчет, так как ошибка измерения будет не менее цены деления шкалы 28. Для более точного отсчета угла необходимо крышку 4 вернуть в исходное положение и затем, поворачивая поворот.ную втулку 5, совместить край тени на оптической картине, образованный прямолинейной кромкой 17 дополнитель ной поляроидной пластинки 16, совмес тить с. рассматриваемой осью симметрии, При этом светлая полоса от прорези 18 также параллельна оси симметрии, а дополнительный свет, проходящий через прорезьоблегчит наблюдение оптичес 939 6кой картины. На шкале 28 с использованием шкалы 20 берут точньп отсчет. Точность этого отсчета за счет нониусной шкалы 20 в 10 раз вьппе, чем от счета непосредственно по шкале 28,Определение порядка иэохромы в фиксированной точке оптической картины, необходимой для вычисления величины максимального главного напряжения, выполняют следующим образом, Визуально наблюдая оптическую картину, подсчитывают число красных изохром, прошедших через выбранную точку наблюдения. Эту величину принимают за целый порядок отсчета. Затем методом компенсации определяют дробную часть отсчета. Для чего устройство приводят в исходное положение и .линию ручка 6 - визир 24 совмещают с осью симметрии, Далее, поворачивая крьппку 4 совместно с поворотной втулкой 5, добиваются, чтобы последняя красная изохрома, прошедшая через выбранную точку наблюдения на оптической картине, вернулась в эту точку. По шкале 27 против визира 24 берут отсчет и этот отсчет принимают за дробную часть порядка изохромы.При наблюдении датчиков, установленных на расстоянии менее .1,0 м от устья скважины, зрительная труба мешает (датчик может оказаться вне пределов разрешающей способности зрительной трубы), поэтому в этом случае ее необходимо убрать, вставив в гнездо анализатора 2 сменную капсулу с поляроидной пластинкой 21 и четверть- волновой пластинкой 22, которые и выполняют роль анализатора.При на - блюдении датчиков, установленных на расстоянии 0,5 м и менее от устья скважины, в качестве анализатора можно испольэовать непосредственно поляризатор, пропуская луч света, отраженный от датчика через поляризатор,.по .делам изобрете 3035, Москва, Л-.35,Подписное го комитета ССС ний.и открытий аушская наб д

Смотреть

Устройство для наблюдения оптической картины в скважинных фотоупругих датчиках