Чувствительный элемент волоконнооптического тензодатчика

 

Изобретение относится к опредению деформаций в конструкциях оптическими методами. Цель изобретения повышение точности преобразования . Чувствительньй элемент 1 выполнен в виде отрезка оптического волокна 2 с наружной оболочкой 3, имеющей вырез . На волокно 2 в месте выреза нанесен слой 4 светопоглощающего материала . При работе чувствительного элемента 1 излучение распространяется по волокну 2, испытывая полное внутреннее отражение от наружной оболочки 3 за исключением слоя 4, где оно частично поглощается. Деформацияизгиба чувствительного элемента 1 в зоне светопоглощающего слоя 4 приводит к изменению степени поглощения света этим участком, в результате чего интенсивность светового потока, выходящего из волокна 2, изменяется, 2 ил. i (Л Г со - ОС 00 О5 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 о О1 В 11/16

" - Фл

/ 1т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г

/ ..

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3936533/25-28 (22) 06.08,85 (46) 23.06.87. Бюл. 11 23 (71) Я о р славскии государственный педагогический институт им, К " им.,Д. УшинсВАС (72) В.М,Виноградов Ю M Г и С,И,Цыбукин мирно в, С, В. Турунтаев П Г Ш терн (53) 531. 781. 2 (088. 85 (561 Авто ское рское свидетельство СССР

В 1029001, кл. G 01 В ll/16, 1983, Заявка ФРГ Р 3016104, кл. G 01 В 9/00, 1982, (54)

) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ВОЛОКОННООПТИЧЕСКОГО ТЕНЗОДАТЧИКА (57) И ится к опреде) зобретение относит нию деформаций в конструкциях оптическими методами Цель изобретения— рео разов ания. повышение точности и е б

Чувствительный элемент 1 выполнен в виде отрезка оптического волокна 2 с наружной оболочкой 3 имеющ имеющей вырез, На волокно 2 в месте сте выреза нанесен слой светопоглощающего материала. П и р работе чувствительного элемента 1 изл лучение распространяется по волок ну 2, испытывая полное ружнои обовнутреннее отражение от наружн лочки 3 за исключением слоя оно ч оя, где .изгиба.ч вс частично поглощается. Де е рмация. .изги а.чувствительного элемента 1 в зоне светопоглощающего слоя 4 приводит к изменению степени п и поглощения света этим ча у стком, н результате чего интенси н в ость светового потока ил. изменяется выходящего из волокна 2

131Я7Я5

Изобретение относится к определению деформаций н конструкциях оптическими методами.

Цель изобретения — иовыщение точности преобразования за счет преобразования деформации изгиба н изменение интенсивности светового потока в самом тензодатчике.

На фиг, 1 показана схема чувствительного элемента волоконнооптического тензодатчика; на фиг. 2 — график зависимости изменения напряжеж4я от величины и направления стрелы прогиба оси чувствительного элемента, Чувствительный элемент 1 выполнен в виде отрезка оптического волокна 2 с наружной оболочкой 3. Последняя выполнена с вырезом, а на волокно 2 в месте выреза нанесен слой 4 светопоглощающего материала. Перед одним из торцов чувствительного элемента ) расположен источник света, à перед другим — фотоприемник 5.

Чувствительный элемент работает следующим образом, Излучение от источника распространяется по волокну 2> испытывая полное внутреннее отражение от наружной оболочки 3 за исключением слоя 4, где оно частично поглощается, Выходящее из световода излучение регистрируется фотоприемником 5, Деформация изгиба чувствительного элемента 1 в зоне поглощающего слоя 4 приводит к изменению степени поглощения света этим участком, в результа— те чего интенсивность светового потока, регистрируемого фотоприемником 5, изменяется, Интенсивность снетоного потока мо— жет быть преобразована в изменяющий— ся, например, по н;шранлению электрический сигнал, который затем уси— линается и под;I> тся на регистрирующй прибор. Ii;1 фнг. 2 приведен график изменения . лектрическогo сигнаJIa измеренного милливольтметром, в зависимости от прогиба оси чувствительного элемента в направлении оси Х при действии нагрузки в положительном и отрицательном направлениях оси, При этих значениях стрелы прогиба Х длина консольного участка чунствительного элемента 1 = 5 10 м (фиг. 1), Зависимость U от Х является линейной (фиг. 2 ) н диапазоне изменения стрелы прогиба от 0 до +10 4 м. Минимальное усилие, которое может быть зафиксировано с помощью используемого миллинольтметра, составляет 10 Н при модуле Юнга стекла Е = 7 10 Н/м .

ro и

Применение данногo чунстнительного элемента позволит существенно уцростить процесс измерения деформации при сохранении высокой чувствительности и точности измерений. В этом

25 случае не требуется специальных устройств, преобразующих деформации изгиба н изменение интенсивности .светового потока„Преобразующим устройством служит стандартное одножильное волокно чунстнительного элемента и

его упругие свойства. формула и э обретения

35 Чувствительный элемент волоконнооптическогo тензодатчика, выполненный в виде отрезка оптического волокна с наружной оболочкой, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппе40 ния точности преобразования, наружная оболочка выполнен» с вырезом, а на волокно н месте выреза нанесен слой снетопоглощант в о материала, 1318785

u(8) Со ст авит ель Б, Е в стр атов

Редактор И, Горная Техред A. Кравчук Корректор С.Черни

Заказ 2496/31

Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4