Оптический датчик давления

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить точность измерения давления оптически прозрачных газовых сред. При прохождении светового пучка от источника излучения 1 через камеру 2 с газом, в которой искусственно создан градиент показателя преломления при помощи нагрева одной, параллельной пучку, стенки нагревателем 5 пучок отклоняется и его положение фиксируется приемником 4 излучения. При изменении давления изменяется градиент показателя преломления газа и световой пучок отклоняется от исходного положения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19у (Ш (59 4 G 01 1 11/00

В.ЕСОЮЗНАЯ

ПйтцтИЗ 3LA:.,:ú÷EÑI Àß

Б . БЛ -1О L..А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРУ ЕНИД

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4242424/24-10 (22) 12.05.87 (46) 07.05.89. Бюл. У 17 (71) Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова (72) Н.И. Лемеш, А.И. Лозников, О.Г. Мартыненко и А.И. Шнип (53) 531.787 (088.8) (56) Патент ФРГ У 3404026, кл. G 01 ? 11/00, 1985.

1 (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить точность измерения давления оптически прозрачных газовых сред, При прохождении светового пучка от источника излучения 1 через камеру 2 с газом, в которой искусственно создан градиент показате ля преломления при помо (и нагрева одной, параллельной пучку, стенки нагревателем пучок отклоняется и его положение фиксируется приемником излучения. При изменении давления изменяется градиент показателя преломления rаза н световой пучок отклоняется от исходного положения. 3 ил.

1 14780

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления.

Целью изобретения является повыше5 ние точности.

На фиг.1 изображен оптический датчик давления; на фиг.2 — разрез

А-А на фиг.1; на фиг.3 — вариант выполнения датчика.

Датчик содержит источник 1 монохроматического излучения, камеру 2 с газом, оборудованную светопроницае- r мыми окнами 3, и датчик 4 перемещения светового пучка. Одна из стенок камеры 2 с газом, расположенная . вдоль оси распространения светового пучка, оборудована нагревательным элементом 5 (фиг.2).

Камера 2 с газом соединена с датчиком 4 световодом 6. Датчик содержит светоприемник 7 в виде позиционно-чувствительного фоторезистора и регистрирующий блок 8.

Принцип работы датчика давления основан на зависимости показателя преломления среды от термодинами ческнх параметров. При создании тем или иным способом неоднородного распределения показателя преломления в . газовой среде световой пучок отклоI няется..

Датчик работает следующим образом.

При измерении давления световой пучок от источника 1 направляют че35 рез .окно 3 в камеру 2 с газом, из которой он по световоду 6 попадает на светоприемник 7 датчика 4 перемещения. Нагреватель 5 создает градиент температуры и, следовательно, градиент показателя преломления по,перек камеры. В результате этого пучок отклоняется в сторону больших значений показателя преломления среды °

При изменении давления в камере световой пучок отклоняется от исходной траектории и последовательно освещает концы волокон световода 6 и через них различные элементы светоприемника 7, где производится преобразование оптического сигнала в электрический; регистрирующий блок 8 проводит необходимую обработку.

60 2

Для уменьшения влияния флуктуации газа внутри камеры за счет конвекции нагрев ательным элементом оборудуется верхняя стенка камеры и сама камера может быть разделена на ряд сообщающихся объемов.

В условиях стационарного теплообмена, не осложненного конвективными процессами, в измерительной камере устанавливается линейное распределение температуры газа, а смещение луча пропорционально отношению давления газа в измерительной камере к атмосферному давлению с коэффициентом пропорциональности.

При заполнении рабочей камеры длиной 1 м углекислым газом и использовании позиционно-чувствительного фоторезистора с точностью измерения координаты сфокусированного фокального пятна 10 мкм диапазон измеряемых давлений достигает 2,8 бар при точности измерения 2,8 10 бар . При этом диапазон измеряемого давления может быть изменен за счет изменения перегара температуры на стенках камеры путем регулировки мощности нагревателя. С этой целью можно, варьировать длину камеры или высоту зазора в ней.

При этом реальная длина измерительной камеры может быть значительно сокращена при сохранении неизменной ее эффективной оптической длины, а значит, и чувствительности устройства за счет установки на внутренней стороне ее передней и задней стенок плоских параллельных зеркал (фиг.3).

Формула из обретения

Оптический датчик давления, содержащий герметичную камеру со светопроницаемыми окнами, заполненную газом, источник светового пучка и приемник излучения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности, в нем верхняя стенка камеры, расположенная вдоль оси источника светового пучка, снабжена нагревателем, а приемник излучения выполнен в виде фотоэлектрического датчика перемещения светового пучка.

Составитель И. Невский

Редактор В.Петраш Техред И.Дидык Корректор О. Кравцова

Заказ 2354/41 Тираж 790 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101