Устройство для измерения угла наклона

 

Изобре:тение дтносится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измерений угла наклона. Световоды устройства выполнены в виде системы нерегулярных оголенных волокон 2, 3 равной длины, которые могут быть, например, частично изогнуты по полуокружностям, одна из которых полностью погружена в жидкость. При изменении угла наклона контроли- . руемого объекта и соответственно отклонении уровня 15 жидкости в кювете 6 происходит изменение длин участков световодов 7 и 8, размещенных в жидкости и воздухе. Величины изменения сигналов фотоприемников 11 и 12 дают информацию об угле наклона. 3 з.п. .ф-лы, 3 ил. S (Л У///// фиг.З /у////////////////////.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (5D 4 G 01 С 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3970087/24-10 (22) 29.10 ° 85 (46) 07.08.87. Бюл. № 29 (71) Алма-Атинский энергетический институт (72) A.Ë.Патлах (53) 528.541 (088.8) (56) Патлах А.Л., Семенов А.С.Светопропускание изогнутых многомодовых оптических волокон. — Квантовая электроника, 1983, т.10, ¹ 4, с.868-870.

Авторское свидетельство СССР № 507129, кл. G 01 С 9/36,31 ° 01.73. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

НАКЛОНА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измерений угла наклона.

Световоды устройства выполнены в виде системы нерегулярных оголенных волокон 2, 3 равной длины, которые могут быть, например, частично изогнуты по полуокружностям, одна из которых полностью погружена в жидкость.

При изменении угла наклона контролируеМого объекта и соответственно отклонении уровня 15 жидкости в кювете

6 происходит изменение длин участков световодов 7 и 8, размещенных в жидкости и воздухе. Величины изменения сигналов фотоприемников 11 и 12 дают информацию об угле наклона. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1328671

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к уст— ройствам для измерения углов наклона объектов °

Г;

Целью изобретения является расширение диапазона измерений.

На фиг.1 изображена схема устрой— ства с двумя прямолинейными световодамй; на фиг.2 — схема устройства с 1р четырьмя световодами; на фиг.3 — схема устройства со световодами, изогнутыми по полуокружности, Устройство содержит источник 1 излучения (возможен вариант, когда каж- )5 дый световод возбуждается своим источником), световоды 2-5, которые внутри кюветы 6 выполнены нерегулярными (участки 7-10) . Световоды 2 — 5 одним торцом подведены к источнику 1, 20 а другим — каждый к своему фотоприемнику 11-14, причем фотоприемники включены попарно встречно. Кювета 6 заполнена жидкостью на половину объема (уровень 15. жидкости) . 25

Встречное включение фотоприемников

11-14 (попарно) и применение двух (четырех) световодов 2 и 3 (4,5) позволяют реализовать дифференциальную схему устройства, а тем самым из- 30 бавиться от постоянной составляющей сигнала на выходе датчика и снизить е уровень помех из-за нестабильности источника I излучения.

Под нерегулярным волоконным световодом с повышенным поверхностным . рассеянием без покрьггий подразумевается освобожденный от полимерных покрьггий, например, кварц-полимерный световод (жила из кварца, световодная 4п оболочка из полимера; освобождение от

Полимера осуществляется механическим срезанием полимерных оболочек либо их химическим травлением), диаметр которого вдоль продольной оси изме в 45 няется, например, по случайному закону, причег в спектре продольных нерегулярностей должна и обязательно присутствует составляющая, обеспечи-вающая связь распространяющихся мод световода с модами излучения. Как известно, в процессе вытяжки световоды всегда получаются продольно нерегулярными, а в воздухе они очень силь-но рассеивают излучение, так как при большой разности показателей преломления сердцевины и оболочки, функцию которой выполняет воздух, нерегулярности выражены более явно, чем в случае меньшей разности, например, при погружении оголенного oâåòoâoäà в жидкость и тем более при его покрытии полимерной оболочкой, т.е. светопропускание такого световода, погруженного в жидкость, больше, чем помещенного в воздухе.

Таким образом, нерегулярный световод с повышенным поверхностным рассеянием имеет более высокое затухание на воздухе, чем в жидкости, например в воде, а при изменении угла наклона контролируемого объекта изменяются длины участков одного и того же световода, находящиеся в воздухе и в жидкости. В результате опытной проверки устройства установлено, что в случае использования в качестве световода чувствительного элемента оголенного кварц-полимерного световода КП-200 он при длине оголенного участка 20 см, возбуждении светодиодом АЛ-107, на нагрузке фотодиода

ФД-26К, установленного у выходного торца световода, обеспечивает сигналы 4 мкЛ на воздухе и 20 мкА в воде, т.е. легко регистрируемое и измеряемое изменение фототока.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии уровень 15 жидкости установлен как показано на фиг.1-3, т.е. соответствует rоризонтальному положению контролируемого объекта. При этом световоды (фиг.1) имеют одинаковые длины погруженных в жидкость участков 7и 8 нерегуляр- ных световодов, а значит, одинаковы их с.ветопропускания, и на выходе встречно включенных фотоприемников 11 и 12 сигнал равен нулю. В устройстве (фиг.2) участки 7 и 10 световодов находятся полностью на воздухе, а участ» ки 8 и 9 — полностью в жидкости,при этом, так как световоды работают попарно (участки 7, 8 и 9, 10), на выходе встречно включенных фотоприемников 11 — 14 сигнал разбаланса имеет наибольшую величину. Сигнал разбаланса максимален и в исходном состоянии устройства по фиг.3.

При изменеHHH угла наклона контролируемо о объекта происходит отклонение уровня 15 относительно кюветы 6 (пунктир на фиг.1-3), при этом изменяются длины участков 7 и 8 световодон, погруженных в жидкость

13286 (участок 7 погружается, а участок 8 выходит из жидкости). Это приводит к тому, что светопропускание участка 8 световода уменьшается, а участка 7 ( увеличивается. В результате появляется разбаланс в устройстве (фиг.1) или уменьшается разбаланс в устройствах (фиг.2 и 3) . Величины изменения сигналов фотоприемников во всех случаях несут информацию об угле наклона контролируемого объекта. Участки 9 и 10 световодов устройства (фиг.2) начинают работать с углов, при которых участок 10 световода начинает погру— жаться в жидкость, а участок 9 — в воздух.

Устройство (фиг.1) может работать в диапазоне положительных и отрицательных углов наклона, ограниченных углами, при которых один из световодов (участки 7 и 8) полностью погрузится в жидкость, а другой — в воздух. Далее наступает чувствительность устройства к изменению углов наклона. 2б

Устройство (фиг. 2) может работать в неограниченном диапазоне углов, так как при полном погружении в жидкость участка 7 световода и в воздух участка 8 участки 9 и 10 световодов продолжают реагировать на изменение угла наклона, и сигнал о нем снимается с выхода фотоприемников 13 и 14.

Устройство (фиг.3) также работает в диапазоне сколь угодно больших уг- 35 лов наклона, так как при любом изменении угла наклона происходит изме71 пение длин участков световодов, помещенных в жидкость и в воздух.

Фор мула из обретения

1. Устройство для измерения угла наклона, содержащее кювету, частично заполненную жидкостью, и последовательно расположенные источник света, световоды и приемный блок, о т л ич ающе е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, световоды выполнены в.виде системы нерегулярных оголенных волокон равной длины, расположенной в плоскости измерения и полупогруженной в жидкость, а приемный блок выполнен в виде фотоприемников, оптически связанных с выходными торцами соответствующих волокон.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что система волокон выполнена в виде двух волокон, расположенных под равными углами к поверхности жидкости.

3. Устройство по п, 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что система волокон выполнена в виде четырех попарно перекрещивающихся волокои, причем при отсутствии наклона одна пара перекрещивающихся волокон полностью покрыта жидкостью.

4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что система волокон выполнена в виде двух изогнутых по полуокружности волокон, одно из которых при отсутствии наклона полностью покрыто жидкостью. !

1328671

Составитель B. Сараханов

Техред Л.Сердюкова

Редактор О. Юрковецкая

Корректор M.Øàðaøè

Заказ 3475/44 Тираж 676

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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