RU2287792C2

RU2287792C2 - Device for measuring pressure

Info

Publication number: RU2287792C2
Application number: RU2004131448/28A
Authority: RU
Inventors: Игорь Самуилович Явелов (RU); Игорь Самуилович Явелов
Original assignee: Открытое акционерное общество "ТЕПЛОПРИБОР"
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-11-20
Also published as: RU2004131448A

Abstract

FIELD: measuring technique.

SUBSTANCE: pressure measuring device has main fiber-optic detector and additional detector where sensitive membrane and illuminating and receiving channels are disposed; both channels are made in form of light guides. Illuminating channel of additional detector is connected with illuminating channel of main detector to provide irregular lay-out of bundle of light guides. Additional detector is isolated from environment pressure and is accessible for temperature influence of environment.

EFFECT: improved precision of measurement within wider temperature range.

1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к волоконно-оптическим преобразователям давления, и может быть использовано для измерения широкого диапазона давлений жидких и газообразных сред в условиях повышенных температур.The invention relates to measuring equipment, in particular to fiber optic pressure transducers, and can be used to measure a wide range of pressures of liquid and gaseous media at elevated temperatures.

Известно устройство для измерения давления, представляющее собой датчик, содержащий чувствительную мембрану и волоконно-оптический преобразователь, выполненный в виде световодов, соединенных с фотодетектером и излучателем (ЕР №1026439 А2, кл. G 01 H 11/02 от 9.08.2000 г.).A device for measuring pressure is known, which is a sensor containing a sensitive membrane and a fiber optic converter made in the form of optical fibers connected to a photodetector and emitter (EP No. 1026439 A2, class G 01 H 11/02 from 08/09/2000) .

Недостатком данного устройства является относительно низкая погрешность измерения давления, т.к. не учитывается изменение значения давления при изменении температуры измеряемой среды.The disadvantage of this device is the relatively low error of pressure measurement, because does not take into account the change in pressure when the temperature of the medium is measured.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для измерения давления, содержащее термостабильный волоконно-оптический датчик давления с чувствительной мембраной и приемными и осветительными каналами в виде световодов, соединенных, соответственно, с фотоприемником и излучателем (патент РФ №2184945, кл. G 01 L 11/02 от 31.10.2000 г.).The closest technical solution for the combination of essential features is a pressure measuring device containing a thermostable fiber-optic pressure sensor with a sensitive membrane and receiving and lighting channels in the form of optical fibers connected respectively to a photodetector and emitter (RF patent No. 2184945, class G 01 L 11/02 of 10/31/2000).

Устройство, описанное в данном патенте, позволяет понизить температурную погрешность датчика за счет использования волоконно-оптического преобразователя, выполненного из термонестабильных волоконных световодов, что позволяет получить одновременное действие противоположно направленных эффектов.The device described in this patent allows to reduce the temperature error of the sensor through the use of a fiber-optic converter made of thermally unstable fiber optical fibers, which allows to obtain the simultaneous action of oppositely directed effects.

Однако данное решение не обеспечивает требуемой устойчивости теплового дрейфа самого датчика и элементов, входящих в него, что снижает точность измерения давления в широком диапазоне температур.However, this solution does not provide the required stability of thermal drift of the sensor itself and the elements included in it, which reduces the accuracy of pressure measurement over a wide temperature range.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении точности измерения давления в широком диапазоне температур.The problem to which the claimed invention is directed, is to increase the accuracy of measuring pressure in a wide temperature range.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для измерения давления, содержащее волоконно-оптический датчик, в корпусе которого размещена чувствительная мембрана, приемный и осветительный канал в виде световодов, соединенных соответственно с фотоприемником и с излучателем, снабжено дополнительным датчиком, идентичным основному, причем осветительный канал дополнительного датчика соединен с осветительным каналом основного датчика, обеспечивая нерегулярную разводку жгута световодов, при этом дополнительный датчик изолирован от действия давления и доступен для температурного воздействия среды.The problem is solved due to the fact that the device for measuring pressure, containing a fiber optic sensor, in the housing of which there is a sensitive membrane, the receiving and lighting channel in the form of optical fibers connected respectively to a photodetector and emitter, is equipped with an additional sensor identical to the main one, moreover the illumination channel of the additional sensor is connected to the illumination channel of the main sensor, providing irregular wiring of the optical fiber bundle, while the additional sensor is isolated It is pressure-sensitive and available for temperature exposure.

На чертеже представлен общий вид устройства для измерения давления.The drawing shows a General view of a device for measuring pressure.

Устройство содержит основной датчик с корпусом 1, с чувствительной мембраной 2, осветительный канал 3 и приемный канал 4, выполненные в виде световодов. Приемный канал 4 соединен с фотоприемником 5, а осветительный канал 3 соединен с излучателем 6.The device comprises a main sensor with a housing 1, with a sensitive membrane 2, a lighting channel 3 and a receiving channel 4, made in the form of optical fibers. The receiving channel 4 is connected to the photodetector 5, and the lighting channel 3 is connected to the emitter 6.

На чертеже показан дополнительный датчик с корпусом 7, мембраной 8, осветительным каналом 9 и приемным каналом 10.The drawing shows an additional sensor with a housing 7, a membrane 8, a lighting channel 9 and a receiving channel 10.

Приемный канал 10 соединен с фотоприемником 11, а осветительный канал 9 соединен с каналом 3, обеспечивая при этом нерегулярную разводку жгута световодов, для выравнивания освещенности светового потока по торцу жгута.The receiving channel 10 is connected to the photodetector 11, and the lighting channel 9 is connected to the channel 3, while providing irregular wiring of the fiber bundle, to align the illumination of the light flux at the end of the bundle.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство подводится к измеряемой среде (жидкость или газ), находящейся в каком-либо объеме.The device is connected to a measured medium (liquid or gas) located in any volume.

При включении источника питания (на чертеже условно не показан) световой поток от излучателя 6 по каналу 3 и 9 подводится к мембране 2 и 8 и, отражаясь от них, подается по каналу 4 и 10 к фотоприемникам 5 и 11, где преобразуется в электрический сигнал.When you turn on the power source (not shown conventionally in the drawing), the light flux from the emitter 6 through channel 3 and 9 is supplied to the membrane 2 and 8 and reflected from them, is fed through channel 4 and 10 to the photodetectors 5 and 11, where it is converted into an electrical signal .

При изменении давления мембрана 2 деформируется, что приводит к изменению интенсивности отраженного светового потока пропорционально изменению давления среды, что регистрируется фотоприемником 5.When the pressure changes, the membrane 2 is deformed, which leads to a change in the intensity of the reflected light flux in proportion to the change in the pressure of the medium, which is recorded by the photodetector 5.

Одновременно происходит деформация мембраны 8 и элементов датчиков под действием только теплового воздействия, что регистрируется фотоприемником 11.At the same time, the membrane 8 and the sensor elements are deformed under the influence of only thermal action, which is recorded by the photodetector 11.

Это достигается изоляцией дополнительного датчика от действия давления среды (например, введением заглушки между средой и датчиком).This is achieved by isolating the additional sensor from the pressure of the medium (for example, by inserting a plug between the medium and the sensor).

Разность показаний на фотоприемнике 5 и 11 является искомым значением измеренного давления с учетом исключения теплового воздействия на мембрану 2.The difference in readings on the photodetector 5 and 11 is the desired value of the measured pressure, taking into account the exclusion of thermal effects on the membrane 2.

Таким образом, данное устройство позволяет повысить точность измеряемых давлений жидкой или газообразной среды с обеспечением компенсации теплового дрейфа датчиков.Thus, this device allows to increase the accuracy of the measured pressure of a liquid or gaseous medium with compensation for thermal drift of the sensors.

Claims

A pressure measuring device comprising a fiber optic sensor consisting of a housing in which a sensitive membrane, a photodetector, a receiving and lighting channel in the form of optical fibers and a radiator are located, wherein the optical fibers are connected respectively to a photodetector and a radiator, characterized in that it is provided with an additional identical to the main sensor, while the lighting channel of the additional sensor is connected to the lighting channel of the main sensor, providing irregular wiring of the optical fiber bundle, and The optional sensor is isolated from the pressure of the medium and is available for the temperature effect of the medium.