Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в системах автоматического регулирования и позволяет повысить точность измерения давления. Устройство содержит источник 1 излучения, оптический ответвитель 2, оптический пороговый элемент 4, волоконный световод 3, фотоприемник 5, усилитель 6 и частотомер 7. Оптическое излучение от источника 1 посылается через оптический ответвитель 2 на пороговый элемент 4, а затем - в световод 3. При достижении мощности излучения порогового значения элемент 4 изменяет коэффициент излучения от величины , близкой к единице, до величины, близкой к нулю, в результате излучение начинает поступать на вход фотоприемника 5, этот процесс длится в течение времени At L/C, где L - длина световода 3; С - скорость света. После этого мощность излучения на входе элемента 4 падает ниже пороговой , и процесс начинается сначала. При этом на вход фотоприемника 5 поступают импульсы излучения с частотой f z-r, которая зависит от давления из-за растяжения световода 3 измеряемым давлением. Так как частота следования импульсов зависит только от длины световода 3 и не зависит от подводящих участков, то достигается повышение точности измерения давления. 1 ил. К/1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4631129/10 (22) 04.01.89 (46) 15.01,91. Бюл. М 2 (72) А.Ю.Кузин и Ю.В.Цыплаков (53) 531.787(088.8) (56) Кравцов Ю.А., Минченко А.И. и Петников В.Г. Акустооптические преобразователи на основе волоконных световодов. — Радиотехника. Т.37, 1982, O 20.

Григорьянц -В.В. Генерация радиосигналов в системе лазер — оптическая линия задержки. — Квантовая электроника. T. 11, 1984, % 4. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в системах автоматического регулирования и позволяет повысить точность измерения давления. Устройство содержит источник 1 излучения, оптический ответвитель 2, оптический пороговый элемент 4, волоконный световод 3, фотоприемник 5, усилитель 6 и

„„5U„„1620867 А1 частотомер 7. Оптическое излучение от источника 1 посылается через оптический ответвитель 2 на пороговый элемент 4, а затем — в световод 3, При достижении мощности излучения порогового значения элемент 4 изменяет коэффициент излучения от величины, близкой к единице, до величины, близкой к нулю, в результате излучение начинает поступать на вход фотоприемника 5, этот процесс длится в течение времени

At = L/С, где L — длина световода 3; С— скорость света. После этого мощность излучения на входе элемента 4 падает ниже пороговой, и процесс начинается сначала, При этом на вход фотоприемника 5 поступают

С импульсы излучения с частотой t =, которая зависит отдавления из-за растяжения световода 3 измеряемым давлением. Так как частота следования импульсов зависит только от длины световода 3 и не зависит от подводящих участков, то достигается повышение точности измерения давления. 1 ил.

1620867

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования для управления производственными процессами.

Цель изобретения — повышение точности измерений, На чертеже представлена схема волоконно-оптического датчика давления, Устройство для измерения давления содер>кит источник 1 излучения, оптический ответвитель 2, волоконный световод 3, оптический пороговый элемент 4, фотоприемник 5, усилитель 6 и частотомер 7. Источник излучения (лазер) подключен к первому из входов оптического ответвителя 2, второй и третий входы которого соединены между собой через волокон н ый свето вод 3. В ы ход оптического ответвителя 2 соединен с входам оптического порогового элемента 4, Bblход которого через фатоприемник 5 и усилитель 6 подключен к частотомеру 7.

Оптический пороговый элемент представляет собой нелинейный бистабильный оптический элемент, коэффициент пропускания которого скачкообразно изменяется при дости>кении интенсивности входного излучения некоторого порогового значения.

При этом время переключения определяется размерами элемента и составляет доли пикосекунды.

Оптический ответвитель, имеющий три входа и один выход, может быть изготовлен, например, из двух направленных ответвителей, включеннных последовательно и представляющих собой сплавленные волоконные световоды.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 излучения генерирует монохроматическое излучение, поступающее через оптический ответвитель 2 на вход оптического порогового элемента 4, Мощность этого излучения подбирается таким образом, чтобы она составляла (0,7 — 0,9) Рп, где Р, — пороговое значение входной мощности оптического порогового элемента, при этом коэффициент отражения его близок к единице. Отразившись от порогового элемента, излучение через оптический ответвитель 2 поступает в световод 3 и через время, определяемое длиной L световада 3, суммируется в оптическом ответвителе 2 с излучением источника и поступает на оптической пороговый элемент. Без учета потерь в ответвителе 2 суммарная жидкость мощность излучения составит (1,2-1,5) Р, что превышает пороговое значение. Это приве5

55 дет к переключению порогового элемента и поступлению излучения на фотоприемник 5, Коэффициент отражения порогового элемента при этом близок к нулю, т,е. поступление излучения в световод 3 прекратится и через время, определяемое длиной световода 3, устройство вернется в первоначальное состояние.

Таким образом, в устройстве возникнут импульсные колебания интенсивности излучения скважностью с частотой, определяемой суммарной задержкой в световоде и оптическом пороговом элементе. Импульсы излучения после фотоприемника 5 и усилителя 6 поступают на частотомер 7, который измеряет частоту их следования. При изменении длины световода 3 под действием измеряемого давления происходит пропорциональное изменение частоты следования импульсов, которое регистрируется частотомером 7.

В данном устройстве измеряемое давление воздействует на световод 3, изменяя время распространения света по нему. При этом частота колебаний определяется в основном длиной L световода 3, поскольку при

L = 2м время переключения оптического порогового элемента(0,1 пс) на 5 порядков меньше времени распространения света в световаде 3, Поэтому изменение температуры окружающей среды, например, на 50 С приведет из-за изменения длины световода

3 (коэффициент линейного расширения кварца а= 0,51 ° 10 1/ С) к уходу частоты колебаний порядка hf/f 3 10, а следовательно, к погрешности измерений не более

3 10 /, т.е. достигается повышение точности измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее источник излучения, волоконный световод, внешней поверхностью воспринимающий давление, и последовательно включенные фотоприемник, усилитель и частотомер, о т л и ч а ю щее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены оптический ответвитель, имеющий первый, второй и третий входы и выход, и оптический пороговый элемент, при этом первый вход оптического ответвителя подключен к выходу источника излучения, к второму и третьему его входам подключен световод, а выход соединен оптически с входом оптического порогового элемента, выход которого подключен к входу фотоприемника.