Волоконно-оптический преобразователь давления

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 111) А 1 329 11/00 1) 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ КИЙ ПРЕОБР(57) Изобретение относиростроению и позволяетхоустойчивость при изм тся к приб овысить помеении давлеЬ) Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ.Вцсагоф 1.А, еТ. а 11. Р 1 Ьег-орйс ЬуйгорЬопе.-1. АсоивС, Яос. ой Аш ч. 62, В 5, рр. 1302-1304. кия при повышенных температурах и вусловиях сильных электромагнитных полей. Для этого наряду с источником1 излучения фокусирующей системой 2,световодом 3 с катушкой 4, делителем5 оптического излучения, фотоприемником 7 и индикатором 9 волоконно-оптический преобразователь давления содержит диафрагму 6, второй фотоприемник 10, усилители 8 и 11 и источник 12 опорного напряжения, а световод 3 выполнен коаксиальным. Выборомпараметров коаксиального световодадостигается термостабильность, а использование отрицательной обратнойсвязи по мощности излучения позволяеткомпенсировать влияние изгиба световода, изменение эффективности вводаизлучения в световод, 4 илИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления во взрывоопасных средах, при повышенных температурах, в условиях сильньх электромагнитных нолейЦелью изобретения является повышение помехоустойчивости преобразователя давления, 1 ОНа Фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого преобразователя давлеыя; на фиг. 2 - структура коаксиального световода; на фиг, 3 и 4 - графики изменений чувствительности световода соответственно к температуре и деформации в зависимости ст параметров световода.Волоконно-оптический преобразователь давления содержит источник 1 излучения, соединенный через фокуси, рующую систему 2 с первым торцом ко аксиального световода 3, намотанного на катушку 4, второй торец световода 3 через делитель 5, например полупрозрачное зеркало, диафрагму 6 и первый Фотоприемник 7 соединен с входомпервого усилителя 8, выход которогосоединен с индикатором 9. Второй выход делителя 5 через второй фотоприемник 10 соединен с первым входом вто.рого усилителя1, второй вход которого соединен с выходом источника 12опорного напряжения, а выход усилителя 11 подключен к источнику 1 излучения.Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.Энергия от источника 1 излученияуерез Фокусирующую систему 2 вводится в коаксиальный световод 3. На выходе из световода 3 излучение разделяется на два потока. Один поток через диафрагму 6 (излучение стержневого световода) поступает на Фотоприемник 7, сигнал которого усиливаетсяс помощью усилителя 8 и подается наиндикатор 9.Второй поток (излучение стержневого и трубчатого световодов) поступает на фотоприемник 10, сигнал которого подается на усилитель 11, Вусилителе 11 сравниваются два сигнала, и по их разности регулируется ток в источнике 1 излучения.55Под действием давления коаксиальный световод деформируется и происходит перераспределение энергии светового излучения между стержневым и трубчатым световодами, что Фиксируется индикатором 9, проградуированным в ециницах давления.Чувствительность коаксиального световода к деформации и температуре можно определить из условий связи стержневого и трубчатого световодов. Изменение мощности по длине стержнеового световода описывается зависимостьюР (г)=Рзисг, (1) где с - коэффициент связи световодов;Р - вводимая в световод мощность.Чувствительность коаксиального световода к температуре можно определить через чувствительность фазы сигнала"=сг:- =Ь Р 2 аи(с(+)(1+ - - - + аЧ 2 И,. Ч я Р йт ГР ЗЧ, + -- )Ч ЗР(2)Р 3 Ч2 Тгде с - 2 ьи,Р (Ч, Ч, 1 сс);2 ТЧ = д а и,-иЛУЧ = - (с-Ь) и -и2Ъ 2 фЬ-аКС = - относительное расстоя- а ние между световодами;с( - коэффициент линейного расширения материала волокна;термооптический коэффициентматериала волокна;- длина чувствительного элемента,Чувствительность коаксиальногосветовода к деформации определяетсявыражениемсМ Л Г ди, 2 и- = - 2 бпЬ Р 1++ .де и, и -и1 и йи Ч, ЭР--- )+( -- + - . )и, и, Р ЭЧ Р аЧифгде Ьи;= - -д (Р, -2 Р 4 -2 ЙР Р 1б - коэффициент Пуассона;Р Р - коэффициенты Фотоупругости;т - деформация в световоде,Результаты расчета приведены нафиг, Зи 4.Приведенные формулы получены придопущении, что световоды являютсяслабонаправляющими, т.е, и хиир и,и одномодовыми,Чувствительность световода можноварьировать в широких пределах за2 С 16 5 1483 счет изменения длины световода и его параметров.Использование коаксиального свето- вода позволяет добиться чувствительности к температуре, близкой к нулю.5Предл агаемый пр еобр аз о ватель давления обеспечивает стабилизацию оптического сигнала, что позволяет скомпенсировать потери излучения, вызванные изгибом световода, изменением эффективности ввода излучения в световод.Благодаря применению коаксиального световода и отрицательной обратной связи по мощности излучения повышает - ся помехоустойчивость волоконно-оптического преобразователя давления. Формула иэ обр ет ения 20Волоконно-оптический преобразователь давления, содержащий источник излучения, фокусирующую систему, световод с катушкой, делитель оптического излучения, фотоприемник и индикатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения помехоустойчивости, он снабжен диафрагмой, вторым фотоприемником, двумя усилителямии источником опорного напряжения, асветовод выполнен коаксиальным, причем источник излучения через фокусирующую систему соединен с первым торцом коаксиального световода, второйторец которого соединен с делителемоптического излучения, первый выходкоторого через диафрагму, первыйфотойриемник и первый усилитель соединен с индикатором, а второй вьгход через второй фотоприемник соединен с первым входом второго усилителя, второй вход которого соединенс выходом источника опорного напряжения,выход второго усилителя соединен с входом источника излучения,148329 б 2,1 иг Составитель И, Сумцовжнина Техред И. Ходанич Корректор М, Васильев актор тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ;л, Гагарина, (01 оизводственнс-из Заказ 2817/38 Тираж 789 ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб., д. 4/5