Волоконно-оптический датчик давления

(51) 11 00 Ц"РЩ", лр т САНИЕ ИЗОБРЕТЕН 6/24-108789. Бюл. У 33ршков и А.Ю.Кузин ИЧЕ СКИН 54) ВОЛОКОННО-ОДАВЛЕНИЯ 57) Изобретениеительной техник атчикам давления К оси ся к измености в час может ть исполь Фиг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Кравцов Ю.А., Минченко А.И.,Петников В.Г. Акустооптические преобразователи на основе волоконныхсветоводов, - Радиотехника, 1982,т. 37, Иф 10, с. 3- 15,Григорьянц В.В. Генерация радиосигналов в,системе лазер - оптическая линия задержки. - Квантоваяэлектроника, 1984, т, 11, У 4,с, 766- 7/эовано в системах автоматическогорегулирования и позволяет повыситьточность измерения, Волоконно-опти"ческий датчик давления содержит соединенные в кольцо источникизлучения, первый волоконный световод2, направленный ответвитель 6, фотоприемник 3 и усилитель 4, при этоммежду вторым выходом направленногоответвителя 6 и вторым его входомвключен второй волоконный световод7, а к выходу уаилителя подключенвход частотомера 5. При таких соединениях в датчике возникают автомодуляционные колебания, частота которыхзависит от длины второго световодав значительно большей степени, чемот длины первого, Под действием давления изменяется длина второго световода, что приводит к изменению частоты, измеряемой частотомером, 3 ил(2) 35 Изобретение относится к измериельной технике, н частности к датчис;ам давления, и может быть использовано в системах автоматического регу 5лссронанця,Цель изобретения - повышение точности измерений,На фиг, 1 представлена схема волокоцссо-оптического датчика; на фиг,2- 10фазовые характеристики световодов;ца фиг, 3 - зависимость частоты модуляционных колебаний от длин световодонДатчик давления содержит источник 151 ссзлучения, первый волоконный светоод 2, фотсприемник 3, усилитель 4,частотомер 5 направленный ответвителс 6 сс второй волоконный светонод 7,Выход источника 1 излучения соедц ссц первым волоконным световодом 2ссервым входом направленного ответсс;: сесссс б, первый выход которогосоединен с входом фотоприемника 3,а ньсход цо;ледцего соединен черезуссслсстель с с входами цсточцика 1 из"пучесцья сс частотомера 5, Прц этом- фазочаст тцая характеристик дополцсстельного резонатора, ссрсдставляющего собойвторой снетонад;1 с - козсьс 1 лсцссесст связи направленс ого, отнетнцтеля 6;1,- длина второго снетонода 7,Еак следует из выражения (2), фазонсссс сдссцг н дополнительном резонаторе, а следовательно, ц частота модулнцссонцых ссолебаний зависят от длины второго снетовода 7, При изменении1. под дейстнссем измеряемого давлес 4 ч просссходцт пропорциональное измесесше частоты кодулссццошсьсх колебаний50У, которое регистрируется частотомером 5,В предлагаемом датчике измеряемоеданлесцсе воздействует ца второй нолокос ный снетонод 7, При этом, благодаря повышенной крутизне фазовойхарактеристики дополнительного резоссатораСр (Я), образованного напранлессщ си отнетнителем 6 и вторым светомежду вторым входом и вторым выходом направленного отнетвителя 6 включен второй волоконный световод 7.Направленный ответвитель представляет собой сплавленные волоконные световоды.Датчик работает следующим образом,Источник 1 излучения генерирует оптическое излучение, поступасощее через первый волоконный световод 2 на вход фотоприемника 3, Одновременно часть оптического излучения ответвителя направленным ответвителем 6 во второй волоконный световод 7 и после прохождения по нему подается через направленный ответвитель 6 на вход фотоприемника 3, Сигнал с выхода последнего после усиления в усилителеодновременно подается на входы источника 1 излучения и частотомера 5, При выполнении условия баланса амплитуд датчика возникают автомодуляциоцные колебания, выражающиеся в модуляции интенсивности оптического излучения, Частота модуляционных колебаний У определяется балансом фаз,"с (СЗ) с,(Ы) +ц (СЛ+Ср (са)+ Ср(ы) =2 а ш, (1) водом 7, по сравнению ф,"з свой ха - рактеристцкой световода 2 с 1 с, (И) изменение длины световода 2 слабо сказывается на частоте модуляцссонцьсх колебаний Я (фиг. 2), На 6 ш, 3 представлены зависимости от изменеция длин снотонодов 2 ,1.) и 7 (1,1), из которых следует, что чувствительность датчика к изменению длины второго световода 7 более чем на порядок превосходит чувствительность к изменению длины первого световода 2, Это позволяет делать световсд 2 достаточно длинным н пространственно разнести электронные элементы датчика н его чувствительный элемент.При этом внешние воздействия, изменяющие длину световода 2, не сказываются на частоте модуляционных колебаний и поэтому це влияют ца точность измеренийТехнические преимушества предлагаемого датчика в сравнении с известными состоят в повышении точности изме 150 б 313рения давления, что обеспечивается исключениемвлияния деформации световодов, подводящих оптическое излучение к точке измерения давления.5Фо рмула из об ре тенияВолоконно-оптический датчик давления, содержащий последовательно соедиО ненные источник излучения и первый волоконный световод, а также последовательно включенные фотоприемн " и усиля-ел . грачем вых "- у и.оя "оединен с входом источника излученияи с частотомером, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введены направленный ответвитель, имеющийдва входа и два выхода, и второй волоконный световод, причем первый входнаправленного ответвителя соединен спервым световодом, а второй - с вторым световодом, при этом первый выход направленного ответвителя соединен с ьходом фотоприемников,. а второй - с вторым волоконным световодом.1506313 Ю/ы,% 01Р,7 ХСоставитель О,Полев Редактор И.Горная Техред А.Кравчук, Корректор С,Черни Заказ 5421/44 Тираж 789 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101