Волоконно-оптическое устройство для контроля постоянства температуры жидкой среды

Авторы патента:

G01K11/24 - скорости распространения звука

Владельцы патента RU 2290615:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (ФГУП "ВНИИФТРИ") (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в термостатах для контроля постоянства температуры жидкой среды. Технический результат - повышение надежности. Для достижения данного результата в жидкой среде располагают две волоконные катушки волоконно-оптического интерферометра (ВОИ). Напротив волоконных катушек ВОИ располагают гидроакустический излучатель (ГИ), подключенный к генератору гармонических колебаний (ГГК). Расстояние между волоконными катушками ВОИ и частоту ГГК подбирают такими, чтобы звуковая волна от ГИ попадала на обе волоконные катушки в одной фазе. При этом на выходе ВОИ наблюдается нулевой сигнал. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в термостатах для контроля постоянства температуры жидкой среды.

Известно устройство аналогичного направления, которое может быть использовано для решения поставленной задачи, содержащее волоконно-оптический интерферометр (ВОИ), включающий в себя источник когерентного света и фотоприемник, оптически согласованные через две волоконные катушки, а также гидроакустический излучатель гармонических колебаний, установленный напротив волоконных катушек ВОИ и подключенный к генератору гармонических колебаний (ГГК), усилитель фототока, полосовой фильтр и регистратор температуры, при этом выход фотоприемника подключен к последовательно соединенным усилителю фототока и полосовому фильтру /Патент РФ №2047279, кл. H 04 R 1/44, 1995/.

Данное волоконно-оптическое устройство (ВОУ) принято за прототип.

Недостатком прототипа является его сложность, связанная с необходимостью металлизации одной из волоконных катушек.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является упрощение устройства путем изготовления катушек ВОИ из обычного волокна без его металлизации.

Данный технический результат достигают за счет того, что известное ВОУ для контроля постоянства жидкой среды, содержащее ВОИ, включающий в себя источник когерентного света и фотоприемник, оптически согласованные через две волоконные катушки, а также гидроакустический излучатель (ГИ) гармонических колебаний, установленный напротив волоконных катушек и подключенный к ГГК, усилитель фототока, полосовой фильтр и регистратор температуры, при этом выход фотоприемника подключен к последовательно соединенным усилителю фототока и полосовому фильтру, дополнительно содержит нуль-индикатор, а ГГК и полосовой фильтр выполнены перестраиваемыми по частоте, при этом выход полосового фильтра подключен к нуль-индикатору, а управляемый вход - к выходу ГГК, соединенного также с регистратором температуры.

ВОУ может также содержать фазосдвигающее устройство, установленное в одной из волоконных катушек.

Волоконные катушки ВОИ выполнены с возможностью изменения расстояния между ними.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема ВОУ.

ВОУ содержит источник 1 когерентного света и фотоприемник 2, оптически согласованные через две волоконные катушки 3 и 4 в интерферометр.

Имеется также ГИ 5 гармонических колебаний, установленный напротив волоконных катушек 3, 4 ВОИ, подключенный к ГГК 6.

В одной из волоконных катушек ВОИ, например в волоконной катушке 4, расположено фазосдвигающее устройство 7.

Волоконные катушки 3, 4 выполнены с возможностью изменения расстояний между ними вдоль направления распространения акустической волны 8.

Выход фотоприемника 2 подключен через последовательно соединенные усилитель 9 фототока и перестраиваемый полосовой фильтр 10 к нуль-индикатору 11.

Управляемый вход полосового фильтра подсоединен к выходу ГГК 6, подключенного также к регистратору 12 температуры.

Выход полосового фильтра 10 соединен с управляемым входом регистратора температуры (на чертеже не показан).

Элементы ВОУ 3, 4, 5, 7 расположены в контролируемой жидкости и условно отделены от остальных элементов и блоков устройства стенкой 13.

ВОУ работает следующим образом. Перед началом эксперимента расстояние между волоконными катушками 3, 4 ВОИ и частоту гармонических колебаний ГГК 6 подбирают такими, чтобы для заданной температуры среды звуковая волна 8 приходила на волоконные катушки 3, 4 в одной фазе.

Амплитуду звуковой волны 8 задают такой, чтобы входной сигнал не превышал квазилинейного участка преобразования ВОИ. (Первоначальную разность фаз интерферирующих лучей задают с помощью фазосдвигающего устройства 7 равной 90°).

Для этих условий на выходе фотоприемника 2 наблюдается нулевой сигнал, регистрируемый нуль-индикатором 11.

Если температура жидкости изменилась, звуковая волна 8 будет приходить на волоконные катушки 3, 4 в различных фазах и на выходе фотоприемника 9 ВОИ появится сигнал на частоте ГГК 6. Этот сигнал отфильтровывается полосовым фильтром 10 и поступает помимо нуль-индикатора 11 на регулятор температуры (на чертеже не показан), который восстанавливает температуру жидкости до прежнего значения.

Для другого значения температуры жидкости подбираются иные расстояния между волоконными катушками 3, 4 и частоты ГГК 6.

При этом на регистратор 12 поступает сигнал, пропорциональный значениям температуры жидкости. Для удобства пользования регистратор 12 градуируется в единицах температуры для различных расстояний между волоконными катушками 3, 4.

1. Волоконно-оптическое устройство для контроля постоянства температуры жидкой среды, содержащее волоконно-оптический интерферометр, включающий в себя источник когерентного света и фотоприемник, оптически согласованные через две волоконные катушки, а также гидроакустический излучатель гармонических колебаний, установленный напротив волоконных катушек и подключенный к генератору гармонических колебаний, усилитель фототока, полосовой фильтр и регистратор температуры, при этом выход фотоприемника подключен к последовательно соединенным усилителю фототока и полосовому фильтру, отличающееся тем, что дополнительно содержит нуль-индикатор, а генератор гармонических колебаний и полосовой фильтр выполнены перестраиваемыми по частоте, при этом выход полосового фильтра подключен к нуль-индикатору, а управляемый вход - к выходу генератора гармонических колебаний, соединенного также с регистратором температуры.

2. Волоконно-оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит фазосдвигающее устройство, установленное в одной из волоконных катушек.

3. Волоконно-оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что волоконные катушки интерферометра выполнены с возможностью изменения расстояния между ними.

Устройство для измерения температурного поля // 1688133

Изобретение относится к термометрии, может быть использовано для измерения как стационарных, так и нестационарных температурных полей сложного пространственного профиля и позволяет повысить точность измерений и снизить трудоемкость процессов измерения за счет исключения влияния нестабильности параметров импульсного источника излучения.

Способ определения температуры // 1651114

Изобретение относится к термометрии , а именно к средствам измерения температуры газовых сред по скорости распространения звука в газе. .

Способ измерения температурного поля // 1578520

Изобретение относится к термометрии и позволяет расширить функциональные возможности за счет обеспечения измерения пространственного распределения неоднородных температурных полей сложного профиля и нестационарных температурных полей, повысить чувствительность, снизить трудоемкость процесса измерения.

Ультразвуковой термометр // 1566231

Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано для измерений температуры в широком диапазоне. .

Ультразвуковой преобразователь температуры // 1538063

Ультразвуковой термометр // 1500865

Акустический термометр // 1415081

Изобретение относится к области контактной термометрии и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, требующих измерения высоких температур. .

Ультразвуковой измеритель температуры // 1397751

Изобретение относится к контактной термометрии. .

Акустоэлектронный датчик температуры // 1392397

Устройство для измерения температуры // 2362980

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к датчикам температуры

Чувствительный элемент для измерения температуры // 2494358

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры. Чувствительный элемент для измерения температуры состоит из пьезоплаты 1, на поверхности которой сформированы не менее одного встречно-штыревого преобразователя 3 и не менее четырех отражающих структур. Не менее двух отражающих структур 4 расположены под отличным от нуля углом к штырям встречно-штыревого преобразователя 3 и не менее одной отражающей структуры находится вне площади, ограниченной апертурой встречно-штыревого преобразователя и расстоянием между наиболее удаленными отражающими структурами 2, расположенными на одной оси, пересекающей штыри встречно-штыревого преобразователя 3 под прямым углом. Технический результат: повышение точности измерения температуры за счет использования свойств двух направлений распространения поверхностной акустической волны. 1 ил.

Пассивный датчик температуры на поверхностных акустических волнах // 2585487

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для дистанционного контроля температуры. Заявлен датчик температуры на поверхностных акустических волнах, содержащий герметичный корпус, в котором находится пьезоэлектрический звукопровод с большим температурным коэффициентом задержки (ТКЗ) порядка 10-4 1/градус. На рабочей поверхности расположены встречно-штыревые преобразователи (ВШП) с одинаковой центральной частотой f0, один из которых нагружен на приемо-передающую антенну, а другой ВШП является отражательным. Введен еще один пьезоэлектрический звукопровод с малым ТКЗ, в 50-100 раз меньшим по сравнению с ТКЗ порядка 10-4 1/градус, на котором расположены также два ВШП с той же центральной частотой f0, один из которых соединен электрически с приемо-передающей антенной параллельно с ВШП, расположенным на звукопроводе с большим ТКЗ, а другой ВШП - отражательный. Расстояние между центрами этих ВШП подбираются таким образом, чтобы задержка отраженного сигнала на пьезоэлектрическом звукопроводе с малым ТКЗ и на звукопроводе с большим ТКЗ при комнатной температуре были бы одинаковыми, либо отличались на величину 1/(4f0), а соответствующие ВШП, расположенные на разных пьезоэлектрических звукопроводах, должны иметь одинаковую полосу пропускания. Технический результат - повышение точности измерения температуры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Фотоприемник для регистрации инфракрасного излучения в области 10,6 мкм // 2628675

Изобретение относится к области измерительной техники и касается фотоприемника для регистрации инфракрасного излучения в области 10,6 мкм. Фотоприемник включает в себя герметичную наполненную газом камеру, оснащенную входным окном, прозрачным для измеряемого излучения, и блок электроники. Внутри камеры, представляющей собой полый параллелепипед, на месте двух ее противоположных граней, вдоль которых распространяется измеряемое излучение, установлены соединенные с блоком электроники идентичные электроакустические преобразователи. Камера заполнена газовой смесью азот-элегаз общим давлением 1 атм и с относительной концентрацией элегаза , где - расстояние между входным окном и противоположной гранью камеры. Технический результат заключается в повышении чувствительности устройства. 1 ил.

Способ измерения энергии излучения инфракрасного и терагерцового диапазонов // 2636138

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа измерения энергии излучения инфракрасного и терагерцового диапазонов. Способ включает в себя введение излучения в герметичную камеру, заполненную газом, и измерение величины нагрева газа, обусловленного поглощением излучения внутри камеры, посредством измерения скоростей прохождения акустических импульсов сквозь газ, на основании которой определяют искомую величину энергии излучения. Поглощение излучения осуществляется поглощающей пленкой, установленной внутри камеры, а в качестве газа для наполнения камеры используется ксенон. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 1 ил.