Волоконно-оптическая система для измерения физических величин

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения.физических величин в измерительно-информационных и управляюп х комплексах. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения за счет увеличения крутизны зависимости коэффициента , передачи измерительного преобразователя и снижения потерь, обусловленных расходимостью излучения. Световой поток от излучателя приемо-передающего модуля проходит последовательно по передающему световоду оптического кабеля в прямом и обратном направлении через оптический коллиматор , призму и отражатель измерительного преобразователя по приемному световоду оптического кабеля и преобразуется в электрический сигнал фотодетектором приемопередающего модуля. В призме излучение, преломляясь , разделяется на два потока, направляемых отражателем навстречу друг другу. Световой поток, образуемый правой половиной призмы, направляется отражателем на ее левую половину и наоборот. При перемещении отражателя вдоль оси коллиматора световое пятно, образуемое световым потоком одной грани, скользит по другой грани призмы, изменяя коэффициент передачи измерительного преобразователя . Перемещение отражателя, возникающее под воздействием измеряемой физической величины, приводит к (Л амплитудной модуляции светового потока , проходящего через измерительный преобразователь. При этом чем ближе угол наклона боковых граней призмы к углу полного внутреннего отражателя , тем бопьше крутизна зависимости коэффициента передачи измерительного преобразователя от перемещения отражателя , т.е. тем выше его чувствительность .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ш (51) 5 С 01 В 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(46) 30.05.91. Бюл. Р 20 (21) 3919059/28 (22) 28.06.85 (72) М.И. Ермохин (53) 53 1.7 15.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 225464, кл. С 01 В 11/02, 1968. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения.физических величин в иэмерительно-информационных и управляющих комплексах. Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерения за счет увеличения крутизны зависимости коэффициента передачи измерительного преобразователя и снижения потерь, обусловленных расходимостью излучения. Световой поток от излучателя приемо-передающего модуля проходит последовательно по передающему световоду оптического кабеля в прямом и обратном направлении через оптический коллиматор, призму и отражатель измерительного преобразователя, по приемному световоду оптического кабеля и преобразуется в электрический сигнал фотодетектором приемопередающего модуля. В призме излучение, преломляясь, разделяется на два потока, направляемых отражателем навстречу друг другу. Световой поток, образуемый правой половиной призмы, направляется отражателем на ее левую половину и наоборот. При перемещении отражателя вдоль оси коллиматора световое пятно, образуемое световым потоком одной грани, скользит по другой грани призмы, изменяя коэффициент передачи измерительного преобразователя. Перемещение отражателя, возникающее под воздействием измеряемой физической величины, приводит к амплитудной модуляции светового потока, проходящего через измерительный преобразователь, При этом чем ближе угол наклона боковых граней призмы к углу полного внутреннего отражателя, тем больше крутизна зависимости коэффициента передачи измерительного преобразователя от перемещения отражателя, т.е. тем выше его чувствительность.

1 12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения физических величин в измерительно-информационных и управляющих комплексах.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерения за счет увеличения крутиэны зависимости коэффициента передачи измерительного преобразователя и снижения потерь, обусловленных расходимостью излучения.

На чертеже дана структурная схема волоконно-оптической системы для измерения физических величин.

Волоконно-оптическая система состолт из последовательно соединенньл оптоэлектронного приемно-передающего блока 1, включающего излучатель 2 и фотодетектор 3, оптического кабеля 4„ включающего соединенные с излучателем 2 и фотодетектором 3, соответственно передающий 5 и приемный 6 световоды, и измерительного преобразователя 7, содержащего последовательно и и соосно установленные выходной и входной концы соответственно передающего 5 и приемного 6 световодов, оптический коллиматор 8, равнобедренную призму 9 и отражатель 10. При этом гипотенузная грань призмы перпендикулярна оптической оси коллиматора, а перпендикуляры, восстановленные к ее боковым граням, составляют с оптической осью коллиматора угол, лежащий в пределах от нуля до угла полного внутреннего отражения.

Система работает следующим образом.

Световой поток от.излучателя 2 проходит последовательно по передающему световоду 5 оптического кабеля

4 в прямом и обратном направлении через оптический коллиматор 8, призмы 9 и отражатель 10 измерительного преобразователя 7, по приемному световоду 6 оптического кабеля 4 и преобразуется в электрический сигнал фотодетектором 3 оптоэлектронного приемно-передающего блока

В призме 9 излучение, преломляясь„ разделяется на два потока, направляемых отражателем 10 навстречу друг другу. Световой поток, образуемый правой половиной призмы, направляется отражателем 10 на ее левую половину и наоборот. При перемещении от76044 ражателя вдоль оси коллиматоря 8 сяе-товое пятно, образуемое световым потоком одной грани, скользит по другой грани призмы, изменяя коэффициЕнт передачи измерительного преобразователя 7. Перемещение отражателя

f0 возникающее под воздействием измеряемой физической величины, приводит к амплитудной модуляции светового потока, проходящего через измерительный преобразователь. При этом чем ближе угол наклона боковых граней призмы 9 к углу полного внутрен,него отражения, тем больше крутизна

I зависимости коэффициента передачи иэмерительного преобразователя от перемещения отражателя 10, т.е, тем выше его чувствительность. В предельном случае чувствительность стремится к бесконечности, а в реальных системах она ограничена дифракционными эффектами и искажениями в оптических элементах преобразователя 7. Коллиматор 8 обеспечивает работу призмы

9 в паралелпьных лучах и одновременно сводит к минимуму потери, обусловленные расходимостью излучения световодов, что уменьшает погрешность измерения.

Формула и э обретения

Волоконно-оптическая система для измерения физических величин, содер". жащая приемно-передающий блок, включающий излучатель и фотодетектор, измерительный преобразователь с отражателем и оптический кабель, включающий передающий и приемный световоды, соединенные одними концами соответственно с излучателем и фотодетектором, а другими — с измерительным преобразователем, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, она снабжена коллиматором и равнобедренной призмой, последовательно установленными в измерительном преобразователе между отражателем и концами световодов так, что гипотенуэная грань призмы перпендикулярна оптической оси коллиматора, а перпендикуляры, восстановленные к боковым граням призмы, составляют с оптической осью коллиматора угол, лежащий . в пределах от нуля до угла полного ,внутреннего отражения.

Составитель Л. Лобзова

Техред В.Кадар Корректор N. Самборская

Редактор М. Стрельникова

I . Тираж 389 Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делаи изобретений и открытий

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

Заказ 2560

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Yæãoðîä, ул. Проектная, 4