Способ определения суммарных потерь в световоде и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 21/55

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 ;:, К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 4947850/25 (22 25,06.91 (46 15.03,93. Бюл. ¹ 10 (71 Институт радиотехники и электроники

АН, СССР (72 В, В. Моисеев и И. К, Полякова (56 Авторское свидетельство СССР

N 462206, кл. G 01 Р 3/36, 1986, Авторское свидетельство СССР № ) 368732, кл. G 01 N 21/55, 1986.. (56) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНЦХ ПОТЕРЬ В СВЕТОВОДЕ И УСТР0 СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57 Использование: измерение физических ве ичин в условиях взрыво- и пожароопасности при наличии мощных электромагнитныл помех. Сущность изобретения: устройство содержит источник оптического из учения (ИОИ), импульсный модулятор (ИМ), направленный волоконный ответвитель (H BO), световод, фотоприемник (ФП), 2 электронных фильтра (ЭФ) и измеритель отношения амплитуд (ИОА), при этом IGM

Изобретение относится к оптоэлектронике, а точнее к той ее части, которая занимается метрологией световодов, а также измерением разнообразных физических, механических, химических и т,д. величин волоконно-оптическими датчиками.

Целью изобретения является повышениф чувствительности измерения суммарных потерь в световоде.

На фиг, 1 приведено устройство для реализации предложенного способа; на фиг. 2 — зависимости максимально достижимой

„„. Ж„„1802316 А1 подключен к одному из входов НВО, к выходу ФП подключены два ЭФ, выходы которых подключены ко входам ИОА, ИМ соединен с управляющим входом ИОИ, ФП подключен к выходному плечу НВО, а два оставшихся плеча НВО замкнуты через световод, образуя кольцо, причем НВО включен так, чтобы коэффициент деления в плече, через которое излучение введено в кольцо, был максимальным из всех коэффициентов и лежал в интервале 0,3 < К1з < 0,99. НВО может быть выполнен в виде двух встречно включенных

Y-образных ответвителей. По приведенному графику зависимости Ф = f (К1з) находим значение фазовой задержки Ф, при которой существуют гармоники, максимально и минимально чувствительные к внешнему воздействию на световод. С помощью ЗФ выделяют требуемые гармоники, находят отношение их амплитуд, и по калибровочной зависимости определяют искомое значение физической величины. 2 с. и 13,п. ф-лы, 2 ил. чувствительности устройства (кривая 1) и прототипа (кривая 2), а также фазовой задержки Км»-гармоники оптического излучения в световоде, обеспечивающей максимальную чувствительность устройства (кривая 3), от коэффициента деления К э ответвителя, Устройство для реализации предложенного способа состоит из 1 — источника оптического излучения, 2 — импульсного модулятора, 3 — четырехплечего отвгп вителя оптического излучения, 4 — световода. 5—

1802316 фотоприемника, 6 и 7 — электронных фильтров, 8 — измерителя отношения амплитуд сигналов, Кроме того, направленный ответ витель может быть выполнен в виде двух встречно включенных Y-образных ответвителей.

Порядок реализации предложенного способа в соответствии с устройством состоит в следующем, Измеряем коэффициент деления Кд используемого ответвителя (3): К з = 0,55. По фиг. 2 определяем фазовую задержку Ф для

К „-гармоники, при которой реализуется ! макСимальная чувствительность устройства: Ф =30 . 15

Номера гармоник Кми„N, на которые должны быть настроены фильтры (6, 7), определяем из соотношения Кч /N = Ф/360

= 1/12, Этому соотношейию удовлетворяет ряд номеров. Выберем К „= 1 и N = 12. 20

Требуемую частоту модуляции оптического излучения f рассчитываем по формуле

= с/(NLn). f = 417 кГц, для случая L = 40 м, n = 1,5, с = Зх10 м/с, Источник оптического

8 излучения (1) модулируем модулятором (2) 25 периодической импульсной последовательностью частотой следования f = 417 кГц, Фотоприемником {5) регистрируем последовательность многократно прошедших по световоду (4) оптических импульсов, 30

Фильтрами (6, 7), настроенными на час- . тоту fi = 1xf = 417 кГц и fg = 12xf = 5000 кГц, измеряем амплитуды соответственно 1-й и

12-й гармоники регистрируемой последовательности импульсов. Отношение амплитуд указанных гармоник 0 = 1,94, По калибровочной кривой находим величину наведенных потерь: m = 0,98. Для прототипа такому значению наведенных потерь соответствует отношение амплитуд О = 40

1,31. Таким образом, чувствительность предложенного технического решения в

1,48 выше, чем в прототипе, Формула изобретения

1. Способ определения суммарных по- 45 терь в световоде, заключающийся в том, что модулируют оптическое излучение импульсной периодической последовательностью, вводят излучение в первое плечо четырехплечего ответвителя, регистрируют на од- 50 ном из плеч ответвителя результирующий сигнал, содержащий опорный и информационные импульсы, выделяют две частоты результирующего сигнала, определяют отношение амплитуд сигналов на выделенных частотах, на основание которого по калибровочной зависимости определяют суммарные потери, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью повышения чувствительности способа, предварительно определяют фазовую задержку р по графику зависимости от коэффициента деления ответвителя К э, лежащего в интервале 0,3 К э 0,99 и определяющего долю оптического излучения, вводимого в световод через третье плечо иэ первого плеча ответвителя, второе и третье плечи которого соединены световодом. вычисляют номера гармоник N и К н результирующего сигнала из соотношения й/Канд = 360 /p, где N и Км ь — номер гармоники, соответственно максимально и минимально чувствительный к суммарным потерям, а модуляцию оптического излучения осуществляют на частоте f = с/NLn, где

L — длина световода, n — показатель преломления сердцевины световода, с — скорость света в вакууме, при этом регистрируют результирующий сигнал на четвертом плече ответвителя.

2, Устройство для определения суммарных потерь в световоде, содержащее источник оптического излучения, импульсный модулятор, четырехплечий ответвитель, световод, фотоприемник, два электронных фильтра, измеритель отношения сигналов, при этом источник оптического излучения оптически соединен с первым плечом ответвителя, выход фотоприемника электрически соединен с электронными фильтрами, выходы которых соединены с входами измерителя отношения сигналов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительности, фотоприемник оп-ически соединен с четвертым плечом ответвителя, а второе и третье плечи ответвителя замкнуты . через световод, причем коэффициент деления К э в плече, через которое излучение введено в световод, максимален по сравнению с остальными и лежит в интервале

0,3 < Кд < 0,99, где 13 — индекс, обозначающий номер плеча ответвителя.

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что направленный отеетвитель выполнен в виде двух встречно включенных

Y-образных ответвителей.

1802316

Составитель В.Моисеев

Техред М, Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор

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

Заказ 846 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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