Оптический датчик для измерения смещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как чувствительный элемент при измерении широкого класса физических величин. Целью изобретения является увеличение чувствительности оптического датчика при измерении осевых перемещений за счет уменьшения доли оптического излучения, попадающего из излучающего световода в приемный световод. Оптическое излучение, распространяющее по излучающему световоду 1, переходит в излучающий фокон 4, ориентированный как и приемный фокон 5 соосно с оптическими осями световодов 1 и 2, а большим основанием фоконы вплотную совмещены с торцами этих световодов. Отраженное от сферического отражателя 3 оптическое излучение попадает через приемный фокон 5 в приемный световод 2. За счет установки фоконов перед торцами световодов повышается чувствительность датчика в результате уменьшения доли оптического излучения, попадающего из излучающего световода в приемный световод. 1 ил.

СС1О3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, l613851 А2, G 01 В 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1416862 (21) 4484225/24-28 (22) 01.07.88 (46) 15..12.90. Бюл. Р 46 (72) R.H. Аджалов, В.П. Скиба и Р,И. Немов (53) 531.71.581.14(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1416862, кл. С 01 В 11/02, 1986. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как чувствительный элемент при измерении широкого класса физических величин. Целью изобретения является увеличение чувствительности оптического датчика при измерении осевых перемещений за счет уменьше2 ния доли оптического излучения, попадающего из излучающего сватовода в приемный световод. Оптическое излучение, распространяющееся по излучающему световоду 1, переходит в излучающий фокон 4, ориентированный, как и приемный фокон 5, соосно с оптическими осями световодов 1 и 2, а большим основанием фоконы вплотную совмещены с торцами этих световодов. Отраженное от сферического отражателя 3 оптическое излучение попадает через приемный фокон

5 в приемный световод 2. За счет установки фоконов перед торцами световодов повышается чувствительность датчика в результате уменьше" ния доли оптического излучения, попадающего из излучающего световода

° в приемный световод. 1 ил.

1613851 а = Г

Ф а > Гг- аНА

1» n — n . - NA

С С вЂ” Г2 9

45 а = г„; а r aNA; а (1 (— )

no г

n }

50 а

1 п — n » — КА с о 2 У

3 (}2 а Г и г и с

Йзобретение относится к измерительной технике, является усовершенствованйем изобретения по авт. св.

Р 1416862 и может быть использова5 но как чувствительный элемент при измерении широкого класса физических величин.

Пель изобретения - увеличение чувствительности оптического датчика при измерении осевых перемещений sa счет уменьшения доли оптического излучения, попадающего из излучающего световода в приемный световод.

На чертеже приведена оптическая схема датчика для измерения смещений.

Датчик содержит излучающий световод 1, приемный световод 2, отражательный элемент 3, излучающий фокон

4 и приемный фокон 5. 20

Оптические оси фоканов 4 и 5 совпадают с осями световодов 1 и 2.

Ось сферического отважательного элемента 3 параллельна оси фоконов.

Большие основания факонов пристыко- 25 ваны вплотную к торцам световодов.

Торцы малых оснований фоконов установлены в одной плоскости и оптически сопряжены посредством сферического отражательного элемента. Сферичес- 30 кий отражательный элемент 3 выполнен с возможностью перемещения под внешним воздействием относительно малых оснований фоконов. Длина 1 каждого фокона, радиус r< большего основания. фоконов, радиус r малого основания фоконов, показатель и преломления материала фоконов, показатель и преломления среды, окружающей фокон, числовая апертура NA и радиус 0 серд- „ цевины световодов удовлетворяют условиям:

Датчик работает следующим образом, Оптическое излучение, распространяющееся по излучающему световоду

1, переходит в излучающий фокон 4 у и выходит---с его малого основания под большим апертурным углом по сравнению с апертурой излучения в световоде 1. Пучок расходящегося оптического излучения,. выходящий из излучающего фокона 4, подвергается отражению и фокусировке отражателем в приемный фокон 5 и, распространяясь в нем, переходит в приемный световод 2.

При перемещениях отражателя изменяется доля энергии, вводимая в приемный фокон 5, что вызывает модуляцию интенсивности излучения, проходящего через датчик.

При уменьшении радиуса на выходе волокна и увеличения, числовой апертуры излучения повышается,, чувствительность датчика;

Формула изобр ет ения

Оптический датчик для измерения смещений по авт, св, Р 1416862, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности при измерении осевых перемещений, он снабжен двумя оптическими фоконами, ориентированными так, что большие основания совмещены вплотную с торцами световодов, малые основания оптически сопряжены посредством.сферического отражательного элемента, оси фоконов совпадают с осями световодов и параллельны оси сферического отражательного элемента, а длина 1 каждого фокона, радиус r большего основания фоконов, радиус rk Manor основания, показатель и преломления материала фоконов, показатель и> преломления среды, окружающий фокон, числовая апертура NA и радиус а сердцевины световода удовлетворяют условиям