Способ измерения давления и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к волоконно-оптическим измерителям давления и позволяет повысить чувствительность способа. Вводят в световод 6 излучение источника 4 в виде мод высшего . порядка. Воздействие давления на преобразователь 7 приводит к изгибу световода , вызывающего переход части энергии мод высшего порядка к модам низшего порядка. На выходе световода измеряют мощность излучения мод низшего порядка, с которой суммируют дополнительно зарегистрированную на выходе световода мощность излучения мод высшего порядка, взятую с обратным знаком. Выделение мод высшего порядка излучения источника 4 осуществляется входным согласующим элементом 5, выполненным с круговым экраном 14. Модовый фильтр 8, выполняющий ф-цию модового расщепителя, содержит зеркальный экран 15, установленный под углом к оси коллимирующей линзы 16 и через линзу 18 связанный с фотодетектором 10. Оба фотодетектора 9 и 10 подключены к диф. у-лю 11. 2 с. и 2 3.п.ф-лы, 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОРИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4105438/24-10, 4105437/24-10 (22) 13 ° 06.86, (46) 07.02.88. Бюл. Ф 5 (75) О.Г.Семенов (53) 535.89,621.373.826 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(р 832367, кл. G 01 L 11/00, опублик.

1981.

Патент Великобритании У 1584173, кл. С О1 L 1/24, опублик. 1981. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к волоконно-оптическим измерителям давления и позволяет повысить чувствительность способа. Вводят в световод 6 излучение источника 4 в виде мод высшего . порядка. Воздействие давления на преобразователь 7 приводит к изгибу све(511 4 С 02 В 6/00 С 01 L 11/00 товода, вызывающего переход части энергии мод высшего порядка к модам низшего порядка. На выходе световода измеряют мощность излучения мод низmего порядка, с которой суммируют дополнительно зарегистрированную на выходе световода мощность излучения мод высшего порядка, взятую с обратным знаком. Выделение мод высшего порядка излучения источника 4 осуществляется входным согласующим элементом 5, выполненным с круговым экраном 14. Модовый фильтр 8, выполняющий ф-цию модового расщепителя, содержит зеркальный экран 15, установленный под углом к оси коллимирующей с — Ж линзы 16 и через линзу 18 связанный с фотодетектором 1О. Оба фотодетекто- (/) ра 9 и 10 подключены к диф. у-лю 11.

2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1372265

Изобретение относится к волоконно-оптическим датчикам давления.

Цель изобретения — повьппение чувствительности, На фиг.1 показаны кривые, харак5 теризующие распределение мощности излучения по углу на выходе волоконного световода; на фиг.2 — схема устройства измерения давления.

t0

Согласно способу в световод вводят излучение мод высшего порядка, При этом на выходе световода интенсивность мод низшего порядка относительно мала, а мод высшего порядка велика — кривая 1 на фиг.1. При изгибе световода под воздействием давления часть энергии мод высшего порядка переходит к модам низшего порядка — кривая 2. Кривая 3 показь;вает 20 относительное изменение интенсивности излучения на выходе световода. Благодаря тому, что в световод вводят моды высшего порядка, на его выходе при изгибе наблюдается относительно боль- 25 шая величина изменения интенсивности мод низшего порядка (кривая 3) на фоне относительно малого уровня интенсивности этих мод при отсутствии изгиба (кривая 1), поэтому согласно способу на выходе световода измеряют интенсивность мод низшего порядка.

Дополнительно измеряют интенсивность мод высшего порядка и суммируют с противоположным знаком к изме35 ренному значению интенсивности мод низшего порядка. Это обусповлено тем свойством, что при вводе мод высшего порядка на выходе световода изменение интенсивности мод высшего поря . а противоположно по знаку изме> нию интенсивности мод низшего по> ядка.

Моды высшего порядка два;..>.> пропускают через световод (путем их обратного отражения на выходе светово45 да), а возникшие при обратном прохождении мод высшего порядка моды низшего порядка направляют также назад в световод (путем их отражения), так что на выходе наблюдается почти удвоенное значение изменения интен50 сивности мод низшего порядка.

Устройство для измерения давления содержит источник 4 излучения, входной согласующий элемент 5, волоконньги5 световод 6 с установленным на нем преобра.>оватечем 7 давления в изгибы светония», модовый фильтр 8, первый

9 и второй 10 фотодетекторы и дифференциальный усилитель 11, Согласующий элемент 5 выполнен с двумя линзами 12 и 13, между которыми установлен круговой экран 14. Модовый фильтр

8 выполнен отражательным и выполняет функцию модового расщепителя. Для этого он выполнен с зеркальным экранг>м 15, установленным между линзами

16 и 17 фильтра. Фильтр содержит также линзу 18, связывающую зеркальный экран 15 с вторым фотодетектором 10.

При работе в устройстве суммируются с разными знаками изменения мощности мод низшего и высшего порядка, как описано вьппе.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ измерения давления, включающий ввод оптического излучения в световод, преобразование давления в изгиб световода и регистрацию мощности излучения на выходе световода, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, и.>лучение в световод вводят в виде мод высшего порядка, а на выходе регистрируют мощность излучения мод высшего порядка.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что дополнительно на выходе световода регистрируют мощность излучения мод высшего порядка и зарегистрированную величину суммируют с обратным знаком с зарегистрированной величиной мощности излучения мод низшего порядка.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся теМ, что выходящее из выходного конца световода излучение мод высшего порядка и выходящее из входного конца световода излучение мод низшего порядка направляют обратно в световод.

4. Устройство для измерения давления, содержащее последовательно установленные источник излучения, согласующий элемент с вьгходной фокусирующей линзой, световод с установленным на нем преобразователем давления в изгибы световода, модовый фильтр с входной коллимирующей линзой и круговым экраном и первый фотодетектор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьш ения чувствительности устройства, в него введены второй фотодетектор и дифференциальный усилитель, входы которого соединены с вы1372265

f000

-f00

600

uz.

Составитель И.Шилов

Техред А.Кравчук

Корректор Л.Патай

Редактор П.Гереши

Заказ 478/38 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое п1,едприятие,г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ходами фотодетекторов, согласующий элемент выполнен с круговым экраном, экран в модовом фильтре выполнен зеркальным и установлен с наклоном к оси коллимирующей линзы и оптически связан с вторым фотодетектором.