Волоконно-оптический датчик давления
Волоконно-оптический датчик давления относится к измерительной технике , в частности, к датчикам давления, может быть использовано в системах автоматического регулирования и позволяет повысить точность измерения. Волоконно-оптический датчик давления содержит соединенные в кольцо источник 1 излучения, первый волоконный световод 2, направленный ответвитель 6, фотоприемник 3 и усилитель 4, при этом между вторым выходом направленного ответвителя 6 и вторым его входом включен второй волоконный световод 7, а к выходу усилителя подключен вход частотомера 5. При таких соединениях в устройстве возникают атомодуляционные колебания, частота которых зависит от длины второго световода в значительно большей степени, чем от длины первого. Под действием давления изменяется длина второго световода, что приводит к изменению частоты, измеряемой частотомером. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) (51)4 G Ol L 11 00!
1 (РЩ у лд
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иг.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM
ПРИ П.(НТ СССР
1 (21) 4375126/24-10 (22) 28.12.87 (46) 07.09.89. Бюл. У 33 (72) Е.Г.Горшков и А.N.Êóýèí (53) 531.781(088.8) (56) Кравцов Ю.А., Минченко А.И., Петников В.Г. Акустооптические преобразователи на основе волоконных световодов. — Радиотехника, 1982, т. 37, 1(10, с. 3-15, Григорьянц В.В. Генерация радиосигналов в.системе лазер — оптическая линия задержки. — Квантовая электроника, 1984, т, 11, И 4, с, 766-77 i. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК
ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измеритепьной технике, в частности к датчикам давления, может быть исполь2 эовано в системах автоматического регулирования и позволяет повысить точность измерения, Волоконно-оптический датчик давления содержит соединенные в кольцо источник 1 излучения, первый волоконный световод
2, направленный ответвитель 6, фотоприемник 3 и усилитель 4, при этом между вторым выходом направленного ответвителя 6 и вторым его входом включен второй волоконный световод
7, а к выходу уаилителя подключен вход частотомера 5. При таких соединениях в датчике возникают автомодуляционные колебания, частота которых зависит от длины второго световода в значительно большей степени, чем от длины первого. Под действием давления изменяется длина второго световода, что приводит к изменению частоты, измеряемой частотомером. 3 ил.
1506313
ПЕ)1
k sin(— Я) гдс =-.агс(-,. с
"д1 " nLy à — ) П1.
cos (— — Ы ) -2 41-k+ (1-k) cos (-- ()) с с (2) 35
Изобретение относится к измериельной техника, н частности к датчи1 ам данления, и может быть использона«о в системах автоматического pery5 лнронания.
Цель изобретения — повышение точ«остн измерений, На фиг, 1 представлена схема воло— конно-оптического датчика; на фиг.2- 10 фазоные характеристики светонодов;
«а фиг, 3 — зависимость частоты модуляционных колебаний от длин световодов.
Датчик давления содержит источник 15
1 излучения, первый волоконный светонод 2, фотсприемник 3, усилитель 4, 1астотомер 5, направленный отнетвител) 6 «второй волоконный светонод 7, Выход источника 1 излучения соед«.1с« первым волоконным световодом 2
))ервым входом направленного ответ«):).еля 6, первый выход которого соедн)1е« с входом фотоприемника 3, а ныход »о.:лед«его соединен через усил«тель ) с входами источника 1 из" лу )е«и)1 « частотомера 5, При этом — фазочаст ) т.)ая характеристик» допол«1)тельного резонатора, «рсдставляющего собой
«торой снетонад;
k — козффпцие«т связи направлен- 40 зго,отнетн«теля 6;
1.) — длила второго снстонода 7, ! ;ак следует из выраже«ия (2), фа)о:))й сдвиг н дополнлтель«ом резонаторе, а следовательно, и частота мо- 45 дупл«ионных колебаний зависят от дли«и второго снетонода 7, При изменении
L лод действием измеряемого давле«3 i происходит пропорциональное изме )) ««) »acтоты модуляцион«ых колебаний
50 (), которое регистрируется частотомером ), В предлагаемом датчике измеряемое данле)п)е ноздейстнует «а второй волока) ный снетонод 7. При этом, благодаря «овышенной крутизне фазовой
::арактеристики дополнительного резонатopa(p„<(u), образова1ьного направле«нь)м ответнителем 6 и вторым светомежду вторым входом и вторым выходом направленного ответвителя 6 включен второй волоконный световод 7.
Направленный ответвитель представляет собой сплавленные волоконные световоды.
Датчик работает следующим образом, Источник 1 излучения генерирует оптическое излучение, поступающее через первый волоконный световод 2 на вход фотоприемника 3. Одновременно часть оптического излучения ответвителя направленным ответвителем 6 во второй волоконный све овод 7 и после прохождения по нему подается через направленный ответвитель 6 на вход фотоприемника 3, Сигнал с выхода последнего после усиления в усилителе
4 одновременно подается на входы источника 1 излучения и частотомера 5.
При выполнении условия баланса амплитуд датчика возникают автомодуля..1ионные колебания, выражающиеся в модуляции интенсивности оптического излучения. Частота модуляционных колебаний () определяется балансом фаз водом 7, по сравнению ф" з-)н)ой х.— рактеристикой снетовода 2(1>, (()1) изменение длины светонода 2 слабо сказывается на частоте модуляц)1онных колебаний g (фиг. 2), 11а ф«1 . 3 представлены зависимости от изменения длин снотоводов 2 (1) и 7 (1, ), из которых следует, что чувствительность датчика к изменению длины второго снетовода 7 более чем на порядок превосходит чувствительность к изменению длины первого световода 2, Это позволяет делать световсд 2 достаточно длинным н пространственно разнести электроннь)е элементы датчика н его чувствительный элемент.При этом внешние воздействия, изменяющие длину снетовода 2, не сказываются на частоте модуляционных колебаний и поэтому не влияют на точность измерений °
Технические преимущества предлагаемого датчика в сравнении с известными состоят н повышении точности изме1506313 рения давления, что обеспечивается исключением влияния деформации световодов, подводящих оптическое излучение к точке измерения давления.
Формула изобретения
Волоконно-оптический датчик давления, содержащий последовательно соеди-1p ненные источник излучения и первый волоконный световод, а также последовательно включенные фотоприемн " и усиля ел, i",.зачем вых — и.- . e iя "оединен с входом источника излучения и с частотомером, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппе- . ния точности измерения, в него введеньi направленный ответвитель, имеющий два входа и два выхода, и второй волоконный световод, причем первый вход направленного ответвителя соединен с первым световодом, а второй — с вторым световодом, при этом первый выход направленного ответв;.теля соединен с ьходом фотоприечниъа,. а второй — с вторым волоконным световодом.
1506313
Ю/ы,%
01
01
О 85
Составитель О,Полев
Редактор И. Горная Техред А. Кравчук, Корректор С,Черни
Заказ 5421/44 Тираж 789 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
