Волоконно-оптический датчик давления

(51)4 С 01 1. 7/08 11/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Фиг,5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1296869, кл, С 01 1. 7/08, 1987.Патент США 11 Я 3580082,кл, С 01 Т. 7/08, 1971. 2(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность и точность волоконно-оптического датчика давления благодаря выполнению объединенного конца 5 пучков световодов в виде чередующихся подводящих 6 и отводящих 7 поток света концентрических пучков световодов, расположенных коаксиально напротив центральной от 3 1504522 ражательной части мембраны на расстоянии, определяемом геометрическими и оптическими параметрами световодов, Разделенные концы пучков5 световодов подведены соответственно к источнику света и Фотоприемнику, При этом увеличивается эффективность световодов, отводящих к фотоприемнику поток света, увеличивается отношение сигнал/помеха, Выбор рабочейточки и рабочего участка характеристики позволяет уменьшить нелинейныеискажения выходного сигнала датчика, 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения 15 30 поток света концентрических пучков световодов, расположенных коаксиально напротив отражателя 3 на расстоянии г, а разделенные концы пучков световодов 8 и 9 подведены соответственно к источнику 10 света и Фотоприемнику 11.Волоконно-оптический датчик давления работает следующим образом.Под действием давления мембрана 2 и отражательная пластина 3 совершают колебания по закону изменения амплитуды колебаний давления, В результате зазор между объединенным концом пучков световодов 5 и отражателем 3 будет изменяться также по закону изменения давления, действующего на мембрану 2, Выходной поток с вета Фц от источника 10 света через пучок световодов 8 падает на отражательную пластину 3 и, испытав отражение, попадает на отводящие поток света концентрические пучки светово 40 50 55 давления,Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений,На Фиг, 1 изображена конструктивная схема волоконно-оптического датчика давления;на Фиг. 2 - зависимость выходного потока от величинызазора между объединенным концом пучков световодов и отражательной частью мембраны; на Фиг, 3 - схема расположения пучков световодов; наФиг, 4 - меридиональное сечение объединенного конца пучков световодов,Волоконно-оптический датчик давления содержит корпус 1, мембрану2, состоящую из центральной и периФерической частей, отражатель 3,установленный в центре мембраны, пучки световодов 4, объединенные концы5 которых сформированы в виде чередующихся подводящих 6 и отводящих 7, дов 7, модулированный поток 4 по пучку световодов 9 возвращается к фотоприемнику 11, где преобразуется в электрические колебания, по частоте и амплитуде соответствующие колебаниям давления,Рабочая зона в характеристике датчика определяется конструктивными параметрами волокон (Йс - диаметр сердцевины световода, Й д - толщина изоляции световода), оптическими параметрами (и, - показатель преломления сердцевины, и- показатель преломления изоляции световода) и их взаимосвязью, определяемой формулой: Йиг- +2Г 8(агсзги ис-и))4 г 8(агсэии-и ) где Й - толщина изоляции световода; Й с - диаметр сердцевины световода;показатель преломления сердцевины световода;показатель преломления изоляции световода,ис и,ОВ=гц,(агсэ 1 и и -и,) 2 йи+ сс ОА 2 г(агсэ 1 и и,-и,) Рабочая точка выбирается в середине линейного участка и определяется из выражения АВ ОА-ОВ йсВС=СА=чад(агсв 1 и 1 и,-и) Начало линейного участка (расстояние ОВ на фиг, 2 и фиг, 4) и конец линейного участка (расстояние ОА на Фиг. 2 и фиг, 4) определяется соот- ветственноЙс ВС=СА 148(агсз 1 пчп,-пи) Каждое подводящее волокно 8 с двухсторон окружено отводящими свет волокнами 9 и наоборот каждое отводящее волокно с двух сторон окруженоподводящими свет волокнами. Благодаря этому достигается равномерностьпреобразования каждой элементарнойячейкой по всей площади и максимальная чувствительность датчика давле 20гйиния, увеличивается эффективность от -водящих поток света световодов, кроме того, отношение сигнал (помеха+с 1 св приемнике излучения 11 повышается).1 1)25 чг(агсз 1 п п,-п,11 овышение чувствительности позволяет либо уменьшить мощность источнигде Йка оптического излучения, либо уменьис 1шить чувствительность фотоприемника,а выбор рабочей точки и рабочегоПучастка характеристики позволяетсуменьшить нелинейные искажения выг 8(агсвп и -и) толщина изоляции световода;диаметр сердцевины световода;показатель преломления сердцевины световода;показатель преломления изоляции световода; пи 5 15В диапазоне перемещений АВ мембраны отражательная пластина оказывает линейное модулирующее воздействие на световой поток, поэтому тип мембраны (максимальное отклонение) мембраны не должно превышать величину ВС=СН выбирается из соотношения ходного сигнала волоконно-оптического датчика давления,Для линеаризации выходной характеристики датчика укладка торцов в чередующихся отводящих поток света концентрических кольцах пучков световодов выполнена с переменной плотностью по закону обратной нелинейности световой характеристики приемника излучения.Формула изобретения1, Волоконно-оптический датчик давления, содержащий установленную в 04522 6корпусе мембрану, напротив центральной отражающей части которой размещены торцы подводящих и отводящих поток света волоконных световодов, причем подводящие поток света волоконные световоды подсоединены к источнику света, а отводящие поток светаволоконные световоды подсоединены квходу фотоприемника, о т л ич аю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в нем подводящие и отводящие волоконные световоды сформированы в чередующиеся концентрическиекольцевые пучки, торцы световодов расположены напротив центральной отражающей части мембраны на расстоянии, определяемом из соотношения З 5 2, Датчик давления по и, 1, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью линеаризации выходной характеристики датчика, укладка торцов отводящих поток света волоконных све товодов в концентрических кольцевыхпучках выполнена с переменной плотностью по закону обратной нелинейности световой характеристики фотоприемника,1504522 Составитель А,ЗосимоРедактор А,Долинич Техред Кравчук Корректор В. Ги аказ 5243/42 Тираж 789 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 ЕНТ СССР здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 тве рои