Волоконный тензодатчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛ 4 С 01 В 11/16 ТЕ ТОР СКО(22 (46 (71 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ И(56) Патент СИА У 4295738,кл, С 01 В 11/16, 356-32, 1980,Авторское свидетельство СССРУ 905635, кл, С 01 В 11/16, 1981,4) ВОЛОКОННЫЙ ТЕНЗОДАТЧИК7) Изобретение относится к измерению деформаций и напряжений конструкций оптическими методами. Цель изобретения - увеличение помехозашищенности измерения деформации за счетобеспечения возможности работы тензодатчика в импульсном режиме. Дляэтого тензодатчик содержит чувствительный элемент, выполненными в виде двух световодов, коаксиапьно расположенных один в другом, внутреннийиз них имеет сплошное поперечноесечение и они оптически соединены.При взаимодействии световодов происходит переход света из одного в другой. При приложении усилия к чувствительному элементу происходит измене-ние режима их взаимодействия. 3 ил, 1293482Изобретение относится к измерениюдеформаций и напряжений конструкцийоптическими методами,Цель изобретения - увеличение помехозащищенности датчика при измерении деформаций за счет обеспечениявозможности работы датчика в импульсном режиме,На Фиг.1 приведена схема тензодатчика, соединенного с блоком обработки 0и регистрации; на Фиг.2 - то же, чувствительного элемента, на Фиг.3 - тоже управления блоком обработки и регистрации.Волоконный тензодатчик содержитисточник 1 света и расположенные последовательно вдоль хода пучка светачувствительный элемент 2, выполненный в виде двух световодов 3 и 4, фотоприемник 5, второй фотоприемник б,.расположенный напротив боковой поверхности чувствительного элемента,на расстоянии от его торца, у которого расположен первый фотоприемник 5,равном минимальной "длине биений".Световоды 3 и 4 коаксиально расположены один в другом, внутренний изних имеет сплошное поперечное сечение и они оптически соединены междуи 30собой через разделительныи слои 7,световоды 3 и 4 покрыты защитным слоем 8, который в зоне между торцом световодов 3 и 4, у которого расположенпервый фотоприемник 5, и вторым Фотоприемником 6 выполнен светорассеиваю" 35щим,Блок обработки и регистрации содержит два аналоговых усилителя 9 и 10,два пороговых элемента 11 и 12, четыретриггера 13-16, схему 17 управления и 0десятичный счетчик,18.Тензодатчик работает следующим образом,1Свет от источника 1 излучения вводится в стержневой световод 3 с показателем преломления и, Другой свето"вод выполнен в виде трубки с показателем преломления и , причем световоды 3,4 разделены разделительным слоем 7 с показателем преломления и , а:верху покрыты защитным слоем 8 с показателем преломления и 4. 11 оказателипреломления и размеры слоев подбираются исходя из теории связи волноводов. Взаимодействие между световодамивыражается в том, что наблюдается пе. риодический переход света из одногосветовода в другой. То расстояние,на котором происходит переход энергиииз одного световода в другой, называется "длиной биения" и обозначаетсяЬ. При этом величина "длины биения"зависит от постоянных распространениясветоводов и коэффициента связи между ними,При приложении усилия к чувствительному элементу, вдоль оси чувствительного элемента, происходит изменение показателя преломления, что приводит к изменению "длины биения", причем изменение "длины биения" на выходе порогового элемента 11 будет наблюдаться как последователЬность импульсов, количество которых зависит отвеличины механической деформации. Дляопределения знака деформации служитвторой фотоприемник б, так как последовательность прохождения сигнала черрез фотоприемники 6 и 5 однозначноопределяется направлением действиядеформации. Сигналы с фотоприемников5,6 через усилители 9 и 10, пороговыеэлементы 11 и 12 поступают на триггеры 13 и 14, при этом предыдущая инФормация с этих триггеров переписывается на триггеры 15 и 16. Таким образом, в каждый момент времени имеетсяинформация о настоящем и предшествующем состояниях пороговых элементов,на основе которой схема управлениявыдает импульсы либо на счетный вход,либо на вычитающий. При деформации одного знака каждому состоянию триггеров 16 и 15 соответствует вполне опре.деленное состояние триггеров 13 и 14.Так, например, если состояние триггеров 15 и 16 единичное, то состояниетриггеров 14 и 13 должно быть соответственно "0" и "1", тогда импульсыподаются на счетный вход, Если состояние триггеров иное, то импульсы подаются на вычитающий вход.Длиначувствительного элемента Ьвыбирается исходя из соотношенияЬ Ь, а расстояние 2, на котором ус-.тановлен второй фотоприемник, 61.8 минТаким образом, данный тензодатчикработает в импульсном режиме. Влияниеразличного рода помех приводит к изменению амплитуды сигнала, снимаемого с фотоприемника. Так, например,температурная нестабильность лазерасоставляет 1- 1,5 Е/град., и изменениетемпературы на 10 град., приводит кизменению выходного сигнала на 10-157для датчиков, работающих с аналоговым3 12934 сигналом. Предлагаемый тензодатчик будет выдавать правильную информацию до тех пор, пока сигнал не упадет до уровня, соответствующего уровню единичного состояния триггера, 5 Формула изобретенияВолоконный тензодатчик; содержащий источник света, и расположенный последовательно вдоль хода пучка све О та чувствительный элемент, выполненный в виде двух световодов, и фото- приемник, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения помехозащищенности, он снабжен вторым фото 82приемником, расположенным напротив боковой поверхности чувствительного элемента на расстоянии от его торца, у которого расположен первый фотоприемник, равном минимальной длине биений, световоды коаксиально расположены один в другом, внутренний иэ них имеет сплошное поперечное сечение и они оптически соединены между собой через разделительный слой, световоды покрыты защитным слоем, который в зоне между торцом световодов, у которого расположен первый фотоприемник, и вторым фотоприемником выполнен светорассеивающим.1293482 Фце, д Составитель Б. ЕвстратовТехред Л.Сердюкова Корректор И. Зрдейи Редактор М. Товтин Заказ 370/41 тираж 678 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушскаянаб., д. 4/5