Устройство для измерения давления

 

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< 8.32367 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 160779 (21) 2804659/18-10 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 230581 Бюллетень 19

Дата опубликования описания .230581 (5 1 ) М. Кл.3

G 01 11/00

G 01 0 7/02

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и втирыти и (53) V+K 531. 787 (088.8) (72) Авторы . изобретения

В.Г. Михеев, И.И. Покатилов, A.Ñ. Прибыловскнй— и Э.В. Цербаков

3 й 1,.; (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изабцетение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления в условиях повышенных температур, а также при не обходимости независимого одновременного измерения давления и температуры среды.

Известно устройство, содержащее основной и дополнительный полупровод- . никовые тензорезисторы, установленные параллельно друг другу и закрепленные в одной точке (1).

Недостауками этого устройства явля-. ются невысокая точность и невозмож15 ность раздельного измерения одновре- менно действующих давления и температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее источник оптического когерентного излучении, световолокониый чувствительный элеьв нт, опорный световод, фотодетектор и блок обработки данных (23 .

Недостатком известного устройства является зависимость точности иэмере|ния давйФт .н --. влияния температуры. Зр

Цель изобретения — повышение точности измерения давления в условиях температурных возмуцений.

Указанная цель достигается тем, что в .него введены дополнительные фотодетектор и световолоконный чувствительный элемент, имеющий фотоупругую и термическую константы, отличные от соответствующих констант первого световолоконного чувствительного элемента, и оптически связанный входом с источником излучения, а выходом — c опорным световодом и дополнительным фотодетектором.

На чертеже изображена схема предлагаемого .устройства.

Устройство содержит источник 1 оптического когерентного излучения, световолоконный чувствительный элемент

2, имеюций эффективную фотоупругую

С" и термическую С константы, дополнительный световолоконный чувстви1 тельный элемент 3, имеющий эффективную фотоупругуо константу C„ и термическую С, опорный световод 4, 2. элемент 5 внесения частотного сдвига в опорный сигнал, основной фотодетектор 6, дополнительный фотодетектор 7 и блок 8 обработки данных..832367

Световолоконные чувствительные элементы 2 и 3 представляют собой, например, безкаркасные цилиндрические катушки, из готовленные из световолокон равной длины и помещенные в контролируемую среду 9. Световолокна 2 и 3 и световод 4 по входу оптически связаны с источником. 1 излучения, а по выходу световолокно 2 и световод

4 оптически связаны с фотодетектором 6, а световолокно 3 и световод

4 — с фотодетектором 7. Выходы фотодетекторов 6 и 7 соединены с блоком

8 обработки данных.

Блок 8 обработки содержит схемы

10 и 11 преобразования сигналов фотодетекторов, линейные усилители 12-15, а также дифференциальные усилители

16 и 17 с фиксированными значениями коэффициентов усиления. Вход схемы

10 преобразования соединен с выходом

20 фотодетектора 6, а выход - с входами линейных усилителей 12 и .13. Вход схемы преобразования 11 соединен с выходом фотодетектора 1, а выход— с входами линейных усилителей 14 и циальяого усилителя 17, а выход ли- нейного усилителя 15 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 17. Выход линейного усилителя 13 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя

16, а выход линейного усилителя 14 соединен с его инвертирующим входом.

Коэффициент усиления линейного усилителя 12 равен КС", линейного усилителя 13 — КС, линейного усилиI

J/ 1 теля 14 — КС1, .линейного усилителя

15 — КС,",, а коэффициенты умножения дифференциальных усилителей 16 и 17 равны К(С С -C С ), где К - постоянный коэффициент.

Устройство работает следующим образом.

35

Излучение источника 1, проходя через световолоконные чувствительные элементы 2 и 3, а.также через опорный световод 4, приводит к появлению на фотодетекторах 6 и 7 сигналов, пропорциональных изменениям коэффициентов преломления световолокон 2 и 3, вызванных воздействием на иих давления и температуры контролируемой среды.

Соответствующие абсолютные изменения коэффициентов преломления связаны через фотоупругие и термические константы с величинами воздействующих давления и температуры для световолокна 2 — 4,n =РС" +ТС" для световолокна 3 — лn РС +ТС, где Р давление среды; Т вЂ” температура среды.60

15. Выход линейного усилителя 12 сое- 25 динен с инвертирующим входом дифференНапряжения на выходе схем преобразования 10 и 11 пропорциональны величинам д и и дп", или совокупности воздействующих на световолоконные элементы 2 и 3 давления и температуры, Напряжение с выхода схемы преобразования 10 поступает на входы линейных усилителей 12 и 13, имеющих соответственно коэффициенты усиления

КС и КС„ . Напряжения на выходах этйх усилителей пропорциональны величинам КС д,пп и КС а и

Напряжение с выхода схемы преобразования 11 поступает на входы линейных усилителей 14 и 15, имеющих соответственно коэффициенты усиления

КС„ и КС>. Напряжения на выходах этих е I усйлителей пропорциональны величи нам КС „ дп и КС2пап .

Следовательно, напряжение на выходе дифференциального усилителя 17 пропорционально величине КР, т.е. величине давления контролируемой среды, а напряжение на выходе дифференциального усилителя 16 пропорционально величине КТ, т.е. температуре контролируемой среды.

Таким образом, изобретение дает возмо><ность измерить давление в условиях температурных возмущений и кроме того, одновременно и независимо определить давление и температуру.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее источник оптического когерентного излучения, оптически связанные с ним световолоконный чувствительный элемент и.опорный световод, выходы которых оптически связаны с фотодетектором, подключенным к блоку обработки данных, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения давления в условиях температурных возмущений в него введены дополнительные фотодетектор и световолоконный чувствительный элемент, имеющий фотоупругую и термическую константы, отличные от соответствующих констант первого световолоконного чувствительного элемента, и оптически связанный входом с источником излучения, а выходом— с опорным световодом и дополнительным ,фотодетектором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 652452, кл. 6 01 0 9/04, 04.01.76.

2. Electronics Letters, 1978, 9 14, р. 419-421 (прототип).

832367 и(р)

Составитель В. Казаков

Редактор О. Черниченко ТехредЖ. Кастелевич КорректорЮ. Макаренко

Заказ 3666/69 Тйраж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )<-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4