Оптоволоконный пьезорезонансный измерительный преобразователь

 

Сущность изобретения: преобразователь содержит два соединительных световодами блока. Первый блок включает пьезорезонансный элемент, первый фотоприемник, световод и усилитель с положительной обратной связью, цепь питания которого подключена к выводам первого фотоприемника, выход соединен со светодиодом, а в положительную обратную связь включен пьезорезонансный элемент. Второй блок включает импульсный источник излучения, второй фотоприемник и усилитель. Один из световодов соединяет выход импульсного источника излучения со входом первого фотоприемника, а другой - выход световода со входом второго фотоприемника. 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в качестве измерительного преобразователя в устройствах для измерения давления или температуры.

Известен гибридный оптоволоконный измерительный преобразователь механических величин [1] включающий согласующий трансформатор, в первичную обмотку которого включен фотоприемник, а во вторичную пьезорезонатор, выполненный в виде акустооптического модулятора с возбуждением за счет собственного пьезоэффекта, усилитель с фотоприемником, нагруженный на импульсный источник излучения, соединенный волоконным световодом с фотоприемником, а также источник излучения, соединенный волоконным световодом через пьезорезонатор с фотоприемником.

Известен также оптоволоконный измерительный преобразователь [2] содержащий кварцевый резонатор, оптический модулятор, подключенный к фотоприемнику, связанному оптическим с кварцевым резонатором, волоконный световод, соединяющий кварцевый резонатор с фотоприемником, подключенным к входу усилителя, при этом параллельно фотоприемнику подключена корректирующая индуктивность.

Оба описанных устройства содержат в схемах индуктивные элементы, вносящие обычно нестабильность в выходной сигнал использующих их устройств и ухудшающие габаритно-весовые показатели преобразователя.

Задача изобретения упрощение конструкции измерительного оптоволоконного преобразователя, уменьшение его габаритных размеров, а также повышение стабильности и надежности за счет исключения использования в схеме устройства индуктивных элементов.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в оптоволоконном пьезорезонансном преобразователе, состоящем из двух соединенных двумя световодами блоков, первый из которых содержит чувствительный пьезорезонансный элемент и фотоэлектрический приемник, а второй импульсный источник излучения, фотоприемник с усилителем, первый блок дополнительно снабжен электрическим усилителем и световодом, причем пьезорезонансный элемент включен в положительную обратную связь усилителя, цепи питания усилителя подключены к выводам фотоэлектрического приемника, а светодиод подключен к выходу усилителя.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из двух блоков 1 и 2, соединенных двумя световодами 3 и 4. Первый блок 1 содержит чувствительный пьезорезонансный элемент 5 и фотоэлектрический приемник 6. Кроме того, первый блок включает усилитель 7 с положительной обратной связью и световод 8, подключенный к выходу усилителя 7. При этом пьезорезонансный элемент 5 включен в положительную обратную связь усилителя 7, а цепи питания усилителя 7 подключены к выводам фотоэлектрического приемника 6. Второй блок 2 содержит импульсный источник излучения 9, соединенный со световодом 4 и воздействующий на фотоприемник 10, усилитель 11, принимающий сигнал от световода 3 и на выходе которого формируется сигнал с частотой f_p.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от импульсного излучателя 9 поступает по световоду 4 на фотоприемник 6 и создает напряжение на его выводах. Это напряжение питает усилитель 7, в обратной положительной связи которого включен пьезорезонансный элемент 5. При этом в усилителе возникают колебания электрического напряжения, частота которых равна резонансной частоте f_p пьезоэлектрического элемента 5. С выхода усилителя 7 на световод 8 поступает переменное электрическое напряжение с частотой f_p, которое вызывает излучение светодиода 8, затем сигнал по оптоволоконной линии 3 поступает на фотоприемник 10. На клеммах фотоприемника 10 появляется переменное напряжение с частотой f_p, которое усиливается усилителем 11 и поступает на выход измерительного устройства. При воздействии измеряемого параметра F на пьезоэлектрический элемент 5 происходит изменение его резонансной частоты. Это изменение передается на выход измерительного устройства по цепи: светодиод 8 светодиод 3 фотоприемник 10 усилитель 11 выход преобразователя.

Изобретение позволяет упростить конструкцию чувствительного элемента оптоволоконного измерительного преобразователя, уменьшить его габаритные размеры, а также повысить стабильность и надежность в схеме индуктивных элементов.

Формула изобретения

Оптоволоконный пьезорезонансный измерительный преобразователь, состоящий из двух блоков, соединенных двумя световодами, при этом первый блок содержит чувствительный пьезорезонансный элемент и первый фотоприемник, а второй блок импульсный источник излучения, второй фотоприемник и усилитель, отличающийся тем, что в первый блок введены светодиод и усилитель с положительной обратной связью, цепь питания которого подключена к выводам первого фотоприемника, выход соединен со светодиодом, а в положительную обратную связь включен чувствительный пьезорезонансный элемент, при этом один световод соединяет выход импульсного источника излучения с входом первого фотоприемника, а другой световод выход светодиода с входом второго фотоприемника.

РИСУНКИ

Рисунок 1