Чувствительный элемент для волоконно-оптического датчика

 

Использование: в измерительной технике, в частности в устройстве волоконно-оптического датчика контроля наличия поверхности. Сущность изобретения: чувствительный элемент для волоконно-оптического датчика содержит эластичную трубку с размещенными в ней оптическими волокнами. На одном конце трубки установлен первый наконечник, в котором волокна первой группы размещены по кольцу, охватывающему волокна второй группы, количество волокон в которой меньше количества волокон в первой группе. На другом конце трубки установлена вилка, включающая два наконечника, охватывающих каждый конец соответствующей группы волокон. Пространство между волокнами в каждом наконечнике заполнено связующим веществом. 3 ил.

Изобретение относится к оптическим датчикам и может быть использовано для контроля наличия поверхности.

Наиболее близким к изобретению является чувствительный элемент для волоконно-оптического датчика, содержащий эластичную трубку, размещенный в ней оптические волокна и установленные на одном конце трубки первый наконечник, охватывающий концы первой и второй групп оптических волокон, а на втором конце вилку, включающую второй и третий наконечники, охватывающие каждый концы соответствующей группы оптических волокон, при этом наконечники выполнены с оптическими торцами [1] Недостатком известного оптического датчика является его неуниверсальность, т.е. для разных форм поверхностей требуется отдельный чувствительный элемент датчика, а также невысокая его надежность, связанная с изменением оптических свойств волокон при их деформации.

Цель изобретения обеспечение возможности контроля наличия различных форм поверхностей наряду с повышением чувствительности и надежности при изменении напряженного состояния волокон при воздействии на них нагрузок.

На фиг. 1, 2 изображен предлагаемый чувствительный элемент; на фиг. 3 оптический торец наконечника.

Чувствительный элемент содержит наконечник 1, в котором по кольцу установлены оптические волокна 2 одной группы. Внутри указанного кольца размещены волокна 3 другой группы. Вилка 4 выполнена с двумя наконечниками 5 и 6. В наконечнике 5 размещены волокна 2 одной группы, а в наконечнике 6 волокна 3 другой группы. Количество волокон 2 превышает количество волокон 3. Диаметр оптического торца наконечника 5 больше диаметра оптического торца наконечника 6. Волокна 2 и 3 расположены в эластичной трубке 7. Пространство между волокнами 2 и 3 в наконечнике 1 и вилке 4 заполнено связующим веществом 8, в качестве которого используют органический клей.

Наконечник 1 выполнен из металла и покрыт хромом. Вилка 4 с наконечниками 5 и 6 из металла. Диаметр волокон 2 и 3 составляет 400 мкм, длина волокна порядка 1 м. Поскольку в жгут собрано 19-20 волокон, диаметр оптического торца равен примерно 2 мм.

Чувствительный элемент работает следующим образом.

Поскольку конструкция чувствительного элемента представляет собой "жгут в жгуте" излученный импульс передается по центральной волноводной жиле (по волокнам 3) к объекту, а отраженный по кольцевой волноводной жиле (по волокнам 2), и наоборот. Таким образом решается задача контроля объектов с разными отражающими поверхностями. На участке наконечника и смежном с ним участке волокна подвергаются различным нагрузкам, в том числе и изгибным. Кольцевой слой волокон 2 помимо своих прямых функций выполняет и защитную роль, так как образуется наиболее прочный вариант расположения (максимально приближенный к цилиндру). Связующее вещество при этом выполняет и функцию демпфера. Смежные волокна являются друг для друга усилителями или опорами соответственно при осевых или поперечных нагрузках, что сводит к минимуму изменение оптических свойств волокон. Чувствительный элемент волоконно-оптического датчика позволяет с высокой чувствительностью заменить одним шесть типов датчиков аналогов, используя простые и дешевые отечественные волокна.

Формула изобретения

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА, содержащий эластичную трубку, размещенные в ней оптические волокна и установленные на одном конце трубки первый наконечник, охватывающий концы первой и второй групп оптических волокон, а на втором конце вилку, включающую второй и третий наконечники, охватывающие каждый концы соответствующей группы оптических волокон, при этом наконечники выполнены с оптическими торцами, отличающийся тем, что пространство между волокнами в каждом наконечнике заполнено связующими веществом, в первом наконечнике волокна первой группы размещены по кольцу, охватывающему волокна второй группы, количество волокон в которой меньше, чем в первой группе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3