Волоконно-оптический датчик давления
союз соВетских социАлистических
РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 1 11/00 госудаРствен-юе патентное
ВЕДОМСТВО СССР (Госпатент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4907337/10 (22) 10.12.90 (46) 23.05.93. Бюл. М 19 (71) Харьковский институт радиоэлектрони ки им. акад.М.К.Янгеля (72) В.В.Боднар и М.M.Áûêîâ (73) Харьковский институт радиоэлектрони,ки им. акад. М.К.Янгеля (56) Бусурин В,И. Оптические и BollQKoHHo оптические датчики. Квантовая электроника, 1985, Ф 5, с.901-944.
Кравцов Ю.А. и др. Акустооптические преобразователи на основе волоконных световодов. -Радиотехника. 1982. М 10, с.3-14. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК
ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидроакустических системах. Цель — првы, Я./ ь 1817929 АЗ шение точности измерения давления. Сущность изобретения: датчик содержит источник измерительного излучения 1, разветвитель 2, сигнальное 3 и опорное 4 оптические волокна; сумматор излучения 6 и фотоприемник
7. Особенность датчика состоит в том, что в нем сигнальное 3 и опорное 4 оптические волокна помещены на одну катушку 5, а сигнальное оптическое волокно 3 выполнено с введенным внешним покрытием из силиконовой резины. Датчик работает по интерферометрической схеме Маха-Цендера. Благодаря размещению сигнального 3 и опорного 4 оптических волокон на одну катушку 5 компенсируется паразитный сдвиг оптической фазы, обусловленный действием внешней температуры, а покрытие сигнального волокна 3, выполненное из силиконовой резины, обеспечивает высо- З кую чувствительность. датчика. 1 ил, 2 табл.
1817929
Изобретение относится к измеритель- тического волокна 4, параметры которого ной технике и может быть использовано в приведены в табл,2, получают гидроакустических системах, . 5 о, . -11
Целью изобретения является повыше- Кт - 0,70 16 1/ С; Кр1= 0.44 . 10 1/Па, ние точности измерения давления. 5
Начертежеприведенаструктурнаясхе.- для сигнального оптического волокна 3 с ма заявляемого ВОДД., параметрами, приведенными в табл. 1, полДатчик содержит источник 1 когерентно- учают го излучения, волоконнооптический разаетвнтель 2 излучения, сигнальное и опорное "0 К.2 = 0,73 1051/ С; Крг = 0,45 1091/Па, оптические волокна 3 и 4, намотаннйе на катушку 5, сумматор 6 излучения, фотопри-, Разница в температурной фазовой чувствиемник7, герметичный корпус8излектриче- тельности сигнального и опорного оптический кабель 9.. ского волокна составляет
В качестве источника 1 когерентного иэ- .15 лучения используется лазер ИЛПН-206 .. ЬК = Ka - Ку1 = 3 10 71/ С. (А0,86 мкм). В качестве сигнального опти.ческого волокна 3 используется одномодовое Волоконно-оптический датчик давления волокно, параметры .которого приведены в работает следующим образом . табл,1. В качестве опорного оптического во- 20 Излучение от источника 1 когерентного локна 4 — одномодовое волокно, параметры, излучения через соединительное. оптичекоторого приведены в табл.2, Сигнальное и ское волокно поступает на разветвитель 2
Опооное оптические волокна имеют одина- . излучения и делится на два потока равной новую длину 1 1 м..: : мощности, распространяющихся по сигФаэовая чувствйттельность Оптического 25 нальному и Опорному Оптическим волокйам волокна к действию температуры и дав- 3,4. Под действием внешнего акустического ления характеризуется коэффициентом . давления происходитсдвигоптическойфазы
Ь Ф „„Ь Ф „А Q и как в сигнальном, так и в опбрном оптическом
Ф ЪT . .а Ф таР д ВОлокне. Однако фааоааа чувстантельность к фазы Ф световой волны. вызванный изме- 30 действию давления опорного, оптического нением температуры ЬТ и давления b,P. волокна 4 без внешнего покрытия на два
Покрытие сигнального оптического волокна - порядка ниже, чем сигнального оптического
3 одним только мягким полимером (силико- вОлокна 3 с покрытием иэ силиконовой реновой резиной) практически не изменяет зины. Это приводит к возникновению разего К . Сдругой стороны, покрытие изсили- 35 ности фаз между полями в сигнальном и кЬновой резины позволяет поднять Кр опти- опорном оптических волокнах 3 и 4. После
ЧЕСКОГО ВОЛОКНа 6ОЛЕЕ ЧЕМ На 2 ПОрядКа. ЭтО СуММйрОВсаНИя дВуХ. ПОЛЕЙ В СуММаторЕ 6 ИЗобъясняется значительной продольной де- " лучениярезультирующийсветовойпотокчеформациейсигнальногооптическоговолок- рез соединительное оптическое волокно на 3 из-эа того, что в волокне с таким 40 поступает на фотоприемник7, Результатом покрытием Как во всякой композитной суммирования световых полей является инструктуре более жесткий компонент, а терференционная картина, изменяющаяся именно кварцевая сердцевина, для которой в зависимости от величины измеряемого модуль Юнга в 10 раз больше, чем у пол- давления, что-и регистрируется фотоприем- имерного покрытия из силиконовой резины, 45 нйктом 7. принимает на себя пропорционально большую.часть радиальной нагрузки. В свою оче-: Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я редь, общая аксиальная нагрузка на волокно Волоконно-оптический датчик давлес покрытием возрастает по сравнению с не- ния, содержащий источник когерентного иэ- . покрытым оптическим волокном во столько 50 лучения, разветвитель, сигнальное и . раз, во сколько увеличивается поперечное опорное оптические волокна, сумматор изсечение. лучения и фотоприемник, о т л и ч а ю щ и йкоэффициент фаэовой чувствительно- с я тем, что, с целью повышения точности сти Ку и Кр сигнального и опорного оптиче- " измерения давления, сигнальное и опорное ского волокна, а также величину диаметра 55 оптические волокна намотаны на одну кавнешнегопокрытиясигнальногооптическо- тушку, причем сигнальное оптическое вого волокна определяют расчетным путем по локно выполнено с введенным внешним nQ известным формулам. Так для опорного on- . крытием из силиконовой резины, . 181T929
Табл.и ца1 .Таблица2
Составитель М.Быков . ; .:
Редактор Т.Мельникова Техред М.Моргентал:.::.. КоррЕктор: Л.Гйраши
Заказ 1849 Тираж - ":, . Подписной
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытияй при ГКНТ СССР
113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5 Произеодстеенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. Ул.Гагарина, 101
