Волоконно-оптический цифровой термометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9808 К 11/12 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ й ин чук СР 84(57) Изтрии осится к термоовысить точност ние о ме позволяе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельствоНф 1103092, кл. С 01 К 11/12,Патент СНА Р 4111050,кл, С. 01 К 11/14, 1979. ЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ЦИФРОВОЙ 2измерения, Свет от источника 1 светапо двум световодам, один из которыхсодержит термочувствительньМ элемент Э,поступает на входы фотоприемников 5и 6. С выходов фотоприемников 5 и 6сигналы поступают на входы дифференциального усилителя 7. Разность сигналов фотоприемников, пропорциональнаятемпературе , усиливается и поступаетна сумматор 8. На второй вход сумматора 8 поступает тот же сигнал, толькопрошедший цепь корректирования, состоящую из аналого-цифрового преобразователя 11, блока 12 памяти и цифроаналогового преобразователя 13. Результат измерения выводится на блок10 индикации. 1 ил,Изобретение относится к термометрии,Цель изобретения - повьппение точ-ности измерения,На чертеже изображена структурная5схема волоконно-оптического цифрового термометра.Волоконно-оптический цифровой термомент содержит источник 1 света,первую волоконно-оптическую линию 2связи, термочувствительный элемент 3,вторую волоконно-оптическую линию 4связи, первый 5 и второй 6 Фотоприем-.ники, дифференциальный усилитель 7,операционный. усилитель-сумматор 8,второй аналого-циФровой преобразователь 9, блок 10 индикации первыйаналого-цифровой преобразователь 11,с выходом в двоичном коде, блок 12памяти и цифроаналоговый преобразователь 13.Первая и вторая волоконно-оптические линии 2 и 4 связи выполнены насветоводах одинакового диаметра, а 25ответвление второй волоконно-оптической линии 4 связи выполнено так,что световой поток разделяется надва равных, попадающих на вход термочувствительного элемента 3 и во вторуюволоконно-оптическую линию 4 связисоответственно, Длина участка первойволоконно-оптической линии 2 связиот места разветвления до фотоприемника 5 равна длине второй волоконнооптической линии 4 .связи, Установкутермочувствительного элемента 3 про"изводят на расстоянии не менее 10диаметров световода от места разветвления,Волоконно-оптический цифровой термо40метр работает следующим образом.Свет от источника 1 света по первой волоконно-оптической линии 2связи, соединяющий последовательноисточник 1 света, термочувствительный элемент 3 и первый фотоприемник 5падает на первый фотоприемник 5 ипо второй волоконно-оптической ли-.нии 4 связи, подсоединенный параллельно входу термочувствительного злемента З,падает на второй фотоэлемент 6, В термочувствительном элементе 3 на изгибах световода часть света теряется, выходя наружу и поглощаясь в покрытии. Оставшаяся часть,пропорциональная величине минимального радиуса изгиба, а следовательно, температуре термочувствительного элемента, проходит по первой волоконно-оптической линии 2 связи и попадает на фотоприемник 5,На участке световода термочувствительного элемента 3, имеющем минимальный радиус кривизны, слои его,внешние по отношению изгибу, находятся в растянутом состоянии, т.е. вних действует напряжение растяжения,а внутренние слои находятся в сжатомсостоянии и в них действует напряжение сжатия. Лри нагревании петлилинейные размеры всех частей увеличиваются вследствие теплового расширения, т.е, происходит удлинение все:участков. Из-за удлинения во внешнихслоях рассматриваемого участка механические напряжения ослабляются, аво внутренних слоях возрастают, Этовызывает изменение радиуса кривизныи уго увеличение вследствие распрямления.Такое же распрямление испытываютвсе участки петли, непосредственноприлегающие к участку с минимальнымрадиусом кривизны.Сигналы Б, и Бна выходе фотоприемников 5 и 6 зависят от интенсивности источника 1 света, разветвляющегося на два равных световыхпотока, их чувствительности (крутизны преобразования) Я и Б и температуры, т.е.:1Пф, = 8 Д,1,И,) 1,И,),Оф, = Я,. Т, К,(С,),где 10 - интенсивность света первойи второй волоконно-оптических линий 2 и 4 связи послеразветвления;1 с и 1 с(С ) - функции зависимости интенсивности света на входе первого фотоприемника 5 от измеряемой температуры 1:и первого 5 и второго бфотоприемников от температуры 1 окружающей среды соответственно.Сигнал с выхода первого фотоприемника 5 подается на неинвертирующийвход дифференциального усилителя 7,сигнал второго фотоприемника 6 подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя 7,Дифференциальный усилитель 7 выделяет разностный сигнал равныйдз(11 О)Пдю Ъ )11 Фф5 15785 где- коэффициент усиления дифференциального усилителя 7,Если оБфП, что достигается соответствующим выбором величины о, то сигнал на выходе дифференциаль 5 ного усилителяудовлетворяет со- отношению П Ф 1 ПпБе4 у и,10 Формула изобретения 15 25 30 35 Составитель В.Ярыч Редактор А,Ревин Техред Л,Сердюкова Корректор Т,МалецЗаказ 1908 Тираж 498 ПодписноеВКИИПИ Государственного комите-а по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ;л. Гагарина,101 Ц 8 ,(л)28.не зависит от интенсивности источника света и температуры окружающейсреды, а определяется только значением измеряемой температуры,С выхода дифференциального усилителя 7 сигнал поступает на первыйвход операционного усилителя-сумматора 8 и вход первого аналого-цифрового преобразователя 11, имеющеговход в двоичном коде, соединенныйс адресным входом блока 12 памяти.Под каждым адресом блока памяти записано число, соответствующее отклонению функции термочувствительногоэлемента 3 от линейной в данной точке, С выхода блока 12 памяти этозначение кода управляет работой цифро-,аналогового преобразователя 3 иустанавливает его на выходе значениянапряжения, соответствующее корректирующему, которое поступает на вто 19 6рой вход операционного усилителя-сумматора 8. Коэффициент усиления операционного усилителя-сумматора 8выбирают таким, чтобы второй анало"го-цифровой преобразователь 9 с помощью блока 10 цифровой индикациипоказывал значение температуры в гра"дусах. Волоконно-оптический цифровой термометр, содержащий источник света, связанный с входом первого фотоприемника посредством волоконного свето- вода, термочувствительный элемент, вход и выход которого посредством волоконных световодов связаны соответственно с источником света и входом второго фотоприемника, дифференциальный усилитель, к соответствующим входам которого подключены выходы первого и второго фотоприемников, и блок цифровой индикации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к выходу дифференциального усилителя, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, сумматор и второй аналого-цифровой преобразователь, выходом подключенный к индикатору, причем второй вход сумматора подключен к выходу дифференциального усилителя,