BR102022000958A2

BR102022000958A2 - Sistema e método para determinar a frequência de rotação de um membro rotativo

Info

Publication number: BR102022000958A2
Application number: BR102022000958-9A
Authority: BR
Inventors: Aswin Kumar Vallamkondu; Mark Sherwood Miller; Ramesh Annamareddy
Original assignee: Rosemount Aerospace Inc.
Priority date: 2021-02-08
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2022-08-23
Also published as: CA3144915A1; EP4040167A1; US20220252631A1

Abstract

O aparelho e os métodos associados referem-se a determinar opticamente a frequência de rotação de um membro rotativo usando uma cavidade Fabry-Perot formada entre um espelho e um espelho reflexivo móvel. Uma dimensão da cavidade entre o espelho e um espelho reflexivo móvel muda em resposta ao movimento do espelho reflexivo móvel. O espelho reflexivo móvel é ligado a um material magneto-restritivo tendo uma dimensão de espessura que muda em resposta às mudanças em um campo magnético. Um ímã gera o campo magnético, que muda em resposta à rotação do membro rotativo.

Description

SISTEMA E MÉTODO PARA DETERMINAR A FREQUÊNCIA DE ROTAÇÃO DE UM MEMBRO ROTATIVO

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001] Sensores de velocidade são usados em uma variedade de aplicações e para diversos fins. Por exemplo, sensores de velocidade são usados para uma variedade de propósitos em motores de aeronaves. Alguns sensores de velocidade detectam uma mudança no campo magnético para indicar a velocidade, que pode ser causada pela rotação de um membro rotativo através de um campo magnético. Muitos de tais sensores de detecção de campo magnético empregam uma bobina de indução na qual o campo magnético variável induz um sinal. Tais bobinas de indução, no entanto, podem ser sensíveis a outros campos eletromagnéticos no ambiente, como, por exemplo, campos eletromagnéticos causados por circuitos elétricos e sistemas próximos. Além disso, para muitas aplicações de motores de aeronaves, tais bobinas de indução estão localizadas em ambientes de temperatura muito alta e/ou ambientes com produtos químicos corrosivos. Tais aplicações podem causar degradação das próprias bobinas de indução e/ou outros componentes relacionados. Se tal degradação causar falha da bobina de indução, o sensor de velocidade que usa tal bobina de indução pode ficar inoperante. Além disso, pode ser difícil prever quando tais bobinas de indução falham, portanto, a falha de tal sensor de velocidade associado pode dar pouco ou nenhum aviso. Em tais ambientes hostis, seria desejável usar sensores de velocidade que não sejam sensíveis à radiação eletromagnética e não sejam corroídos tão facilmente em ambientes corrosivos.

SUMÁRIO

[002] Aparelho e métodos associados referem-se a um sistema para determinar a frequência de rotação de um membro rotativo. O sistema inclui um ímã, uma cavidade Fabry-Perot, uma fonte de luz, um detector e uma calculadora de velocidade. O ímã gera um campo magnético próximo ao membro rotativo. A rotação do membro rotativo causa mudanças no campo magnético gerado pelo ímã. A cavidade Fabry-Perot é formada entre um primeiro espelho e um segundo espelho. O segundo espelho é ligado a um material magneto-restritivo tendo uma dimensão de espessura que muda em resposta às mudanças no campo magnético causadas pela rotação do membro rotativo, movendo assim o segundo espelho em relação ao primeiro espelho. A fonte de luz é configurada para projetar luz na cavidade Fabry-Perot. O detector é configurado para detectar luz refletida da cavidade Fabry-Perot. A calculadora de velocidade é configurada para determinar a frequência de rotação do membro rotativo com base em um comprimento de onda principal de luz detectado pelo detector.

[003] Algumas modalidades se referem a um método para determinar a frequência de rotação de um membro rotativo. Um campo magnético próximo ao membro rotativo é gerado por meio de um ímã. A rotação do membro rotativo causa mudanças no campo magnético gerado pelo ímã. O segundo espelho da cavidade Fabry-Perot é movido por meio de um material magneto-restritivo em resposta às mudanças no campo magnético causadas pela rotação do membro rotativo. A luz é projetada por meio de uma fonte de luz na cavidade Fabry-Perot formada entre um primeiro espelho e o segundo espelho. Uma porção refletida da luz projetada na cavidade Fabry-Perot é refletida através da cavidade Fabry-Perot. A luz refletida da cavidade Fabry-Perot é detectada por meio de um detector e a frequência de rotação do membro rotativo é determinada por meio de uma calculadora de velocidade com base em um comprimento de onda principal de luz detectado pelo detector.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[004] A FIG. 1 é um diagrama esquemático de um sensor de velocidade baseado em Fabry-Perot.

[005] As FIGS. 2A e 2B são diagramas esquemáticos de uma cavidade Fabry-Perot em dois campos magnéticos diferentes.

[006] A FIG. 3 é um gráfico que representa o comprimento de onda da luz refletida da cavidade Fabry-Perot para duas dimensões de cavidade diferentes.

[007] A FIG. 4 é um diagrama de blocos de uma modalidade de um sensor de velocidade baseado em Fabry-Perot.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[008] O aparelho e métodos associados referem-se a determinar opticamente a frequência de rotação de um membro rotativo usando uma cavidade Fabry-Perot formada entre um primeiro espelho e um segundo espelho. Uma dimensão da cavidade entre o primeiro espelho e um segundo espelho muda em resposta ao movimento do segundo espelho em relação ao primeiro espelho. O segundo espelho é ligado a um material magneto-restritivo com uma dimensão de espessura que muda em resposta às mudanças em um campo magnético. Um ímã gera o campo magnético, que muda em resposta aos dentes de uma roda fônica dentada que passa pelo campo magnético. A rotação do membro rotativo, que é acoplado à roda fônica dentada, faz com que os dentes passem através do campo magnético.

[009] A FIG. 1 é um diagrama esquemático de um sensor de velocidade baseado em Fabry-Perot. Na FIG. 1, o sensor de velocidade baseado em Fabry-Perot 10 está alinhado com a roda fônica dentada 12, que pode ser acoplada a um membro rotativo, tal como, por exemplo, uma haste de um motor de avião (não representado). O sensor de velocidade baseado em Fabry-Perot 10 inclui o ímã 14, a cavidade Fabry-Perot 16, a fonte de luz 18 e o detector 20. O ímã 14 é mostrado gerando o campo magnético 22 próximo à roda fônica dentada 12. Conforme os dentes 24 da roda fônica dentada 12 giram através do campo magnético 22, os dentes 24 fazem com que o campo magnético 22 mude conforme os dentes 24 realizam varredura através das linhas de fluxo magnético do campo magnético. Tais mudanças no campo magnético 22 são causadas quando uma permeabilidade magnética dos dentes 24 é diferente da permeabilidade magnética do espaço livre, pois o campo magnético 22 é preferencialmente direcionado para materiais de alta permeabilidade. Assim, para aumentar as mudanças no campo magnético causadas pelo movimento dos dentes 24 através do ímã 14, a roda fônica (ou pelo menos os dentes 24 da roda fônica) 12 pode ser feita de um material de alta permeabilidade.

[0010] A cavidade Fabry-Perot 16 está situada ou localizada entre o ímã 14 e a roda fônica dentada 12, de modo que a cavidade Fabry-Perot esteja dentro de uma região do campo magnético 22 que muda em resposta à localização relativa dos dentes 24 da roda fônica dentada 12. Tal localização da cavidade Fabry-Perot 16 é uma localização onde as mudanças no campo magnético 22, que são causadas pelo movimento dos dentes 24 através do ímã 14, são maiores. A cavidade Fabry-Perot 16 é formada entre o primeiro espelho 26 e o segundo espelho 28. Uma dimensão da cavidade Fabry-Perot muda em resposta ao movimento relativo entre o primeiro espelho 26 e o segundo espelho 28, como será mostrado em mais detalhes abaixo. O segundo espelho 28 é ligado a material magneto-restritivo 30 tendo uma dimensão de espessura que muda em resposta às mudanças no campo magnético 22. O material magneto-restritivo 30 também é acoplado a um membro fixo em um lado oposto ao lado ligado ao segundo espelho 28, de modo que mudanças na dimensão da espessura causadas por mudanças no campo magnético 22 resultam no movimento do segundo espelho 28. O membro fixo é fixado em relação ao primeiro espelho 26, garantindo assim que as mudanças na dimensão da espessura do material magneto-restritivo 30 resultem em movimento relativo entre o primeiro espelho 26 e o segundo espelho 28.

[0011] O princípio de operação do sensor de velocidade Fabry-Perot 10 é que a rotação da roda fônica 12 próxima ao ímã 14 causa mudanças no campo magnético 22 entre eles, onde a cavidade Fabry-Perot 16 está localizada. Mudanças no campo magnético 22 causam mudanças dimensionais no material magneto-restritivo 30. As mudanças dimensionais no material magneto-restritivo 30 causam o movimento do segundo espelho 28. O movimento do segundo espelho 28 causa mudanças dimensionais da cavidade Fabry-Perot 16. Mudanças dimensionais da cavidade da cavidade Fabry-Perot 16 causam mudanças nas métricas da luz refletida dessa forma. Assim, as métricas da luz refletida pela cavidade Fabry-Perot 16 são indicativas da velocidade de rotação da roda fônica 12 e, portanto, indicativas das velocidades de qualquer membro axialmente conectado à mesma, como, por exemplo, uma haste de um motor de aeronave.

[0012] As FIGS. 2A e 2B são diagramas esquemáticos de uma cavidade Fabry-Perot em dois campos magnéticos diferentes. Nas FIGS. 2A e 2B, porções do sensor de velocidade baseado em Fabry-Perot 10, que é representado na FIG. 1, são mostrados em mais detalhes e em duas condições de campo magnético diferentes. Na FIG. 2A, a cavidade Fabry-Perot 16 tem uma dimensão de cavidade relativamente grande 32A, que resulta de uma primeira condição de campo magnético. Tal dimensão de cavidade relativamente grande 32A da cavidade Fabry-Perot 16 resulta do material magneto-restritivo 30 tendo uma dimensão de espessura relativamente pequena 34A. O material magneto-restritivo 30 é ligado a uma estrutura fixa no primeiro lado 36 e ligado ao segundo espelho 28 no segundo lado 38. A estrutura fixa à qual o material magneto-restritivo 30 está ligado é fixada em relação ao primeiro espelho 26, de modo que a dimensão da cavidade 32A possa mudar em resposta às mudanças na dimensão da espessura 34A. A dimensão da cavidade 32A determina vários comprimentos de onda nos quais a interferência construtiva da luz pode ocorrer no seu interior, bem como os comprimentos de onda nos quais a interferência destrutiva da luz pode ocorrer no seu interior. Em tais comprimentos de onda correspondentes a tal interferência construtiva, a luz é bem refletida a partir da cavidade Fabry-Perot 16. Em comprimentos de onda correspondentes à interferência destrutiva, a luz é mal refletida a partir da cavidade Fabry-Perot 16. Assim, a resposta espectral da luz refletida pela cavidade Fabry-Perot 16 é indicativa da dimensão da cavidade 32A. Ambas as dimensões de espessura 34A e cavidade 32A são medidas em uma direção ortogonal ao primeiro espelho 26 e ao segundo espelho 28, que são paralelos um ao outro.

[0013] Na FIG. 2B, a cavidade Fabry-Perot 16 tem uma dimensão de cavidade relativamente pequena 32B, que resulta de uma segunda condição de campo magnético. Tal dimensão de cavidade relativamente pequena 32B da cavidade Fabry-Perot 16 resulta do material magneto-restritivo 30 tendo uma dimensão de espessura relativamente grande 34B. Como a estrutura fixa à qual o material magneto-restritivo 30 está ligado é fixa em relação ao primeiro espelho 26, a dimensão da cavidade 32B pode mudar em resposta às mudanças na dimensão da espessura 34B. A dimensão da cavidade 32B determina um comprimento de onda diferente daquele determinado pela dimensão da cavidade 32A na qual a interferência construtiva da luz pode ocorrer dentro dela. Em tal comprimento de onda correspondente a tal interferência construtiva, a luz é novamente refletida preferencialmente a partir da cavidade Fabry-Perot 16. Assim, o comprimento de onda em que tal reflexão preferencial ocorre é indicativo da dimensão da cavidade 32B. Ambas as dimensões de espessura 34B e a dimensão de cavidade 32B são novamente medidas em uma direção ortogonal ao primeiro espelho 26 e ao segundo espelho 28, que são paralelos um ao outro.

[0014] Na modalidade representada, a fibra óptica 40 transmite a luz gerada pela fonte de luz 18 (representada na FIG. 1) da fonte de luz 18 para a cavidade Fabry-Perot 16 e transmite a luz refletida da cavidade Fabry-Perot 16 para o detector 18 (representado na FIG. 1). O primeiro espelho 26 é parcialmente reflexivo de modo a permitir que a luz seja transmitida através dele. A luz incidente é transmitida pela fibra óptica 40 através do primeiro espelho 26 para a cavidade Fabry-Perot 16. Em seguida, a luz refletida pela cavidade Fabry-Perot 16 é transmitida de dentro da cavidade Fabry-Perot através do primeiro espelho 26 e para a fibra óptica 40. A refletividade do primeiro espelho 26 e do segundo espelho 28 determina a sutileza da cavidade Fabry-Perot 16. A sutileza da cavidade Fabry-Perot 16 afeta a estrutura fina da resposta espectral da luz refletida da cavidade Fabry-Perot 16.

[0015] A FIG. 3 é um gráfico que representa a resposta espectral da luz refletida da cavidade Fabry-Perot para duas dimensões de cavidade diferentes. Na Figura 3, o gráfico 42 inclui o eixo horizontal 44, o eixo vertical 46 e as relações de amplitude de saída/comprimento de onda 48A e 48B. O eixo horizontal 44 é indicativo do comprimento de onda da luz refletida da cavidade Fabry-Perot 16 e detectado pelo detector 18. O eixo vertical 46 é indicativo da amplitude da luz refletida da cavidade Fabry-Perot 16 e detectada pelo detector 18. As respostas espectrais 48A e 48B correspondem à luz óptica detectada para as duas condições de campo magnético que resultaram nas dimensões de cavidade 32A e 32B representadas nas FIGS. 2A e 2B, respectivamente. A resposta espectral 48A corresponde ao sinal refletido quando a cavidade Fabry-Perot 16 tem uma dimensão de cavidade relativamente grande 32A (por exemplo, uma mudança dimensional que é apenas meio comprimento de onda pode ser considerada relativamente grande), como representado na FIG. 2A. Em tal dimensão de cavidade relativamente grande 32A, a resposta espectral indica interferência construtiva que ocorre em comprimentos de onda específicos, como em comprimentos de onda de amplitude de pico λ1, λ3 e λ5. Uma diferença de comprimento de onda ΔλΑ. entre picos adjacentes na resposta espectral 48A é indicativa da dimensão da cavidade 32A. A resposta espectral 48B corresponde à resposta espectral óptica detectada quando a cavidade Fabry-Perot 16 tem uma dimensão de cavidade relativamente pequena 32B, como representado na FIG. 2B. Em tal dimensão de cavidade relativamente pequena 32B, a resposta espectral indica interferência construtiva que ocorre em outros comprimentos de onda específicos, tal como em comprimentos de onda de amplitude de pico λ2, λ4 e λ6. Uma diferença de comprimento de onda ΔλAB entre picos adjacentes na resposta espectral 48B é indicativa da dimensão da cavidade 32B.

[0016] Em algumas modalidades, a fonte de luz 18 pode ser um laser que projeta luz de um único comprimento de onda na cavidade Fabry-Perot 16. O detector 18 irá, então, monitorar a amplitude da luz refletida desse mesmo comprimento de onda para determinar o movimento do segundo espelho 28. Em tal modalidade, a resposta espectral é reduzida a uma única resposta de comprimento de onda, permitindo que um fotodetector, por exemplo, funcione como detector 18. Em outras modalidades, a fonte de luz projeta um espectro mais amplo de luz, dentro de uma faixa de comprimentos de onda na cavidade Fabry-Perot 16. Em tais modalidades, o detector pode determinar o movimento do segundo espelho 28 pela detecção de luz refletida de mais do que um único comprimento de onda. Em tais modalidades, o detector 18 pode ser um analisador de espectro, por exemplo.

[0017] O campo magnético 22, conforme representado na FIG. 1, mudará de forma periódica conforme os dentes 24 da roda fônica dentada 12 giram, produzindo assim uma mudança periódica nos comprimentos de onda de amplitude de pico, tal como entre os comprimentos de onda de amplitude de pico λ1 e λ2. Tal periodicidade de um comprimento de onda de amplitude de pico detectado é indicativa da frequência de rotação da roda fônica dentada 12.

[0018] A FIG. 4 é um diagrama de blocos de uma modalidade de um sensor de velocidade baseado em Fabry-Perot. Na Fig. 4, o sensor de velocidade baseado em Fabry-Perot 10 é representado em formato de diagrama de blocos e inclui o acoplador óptico 50, que permite uma única modalidade de fibra óptica do sensor de velocidade baseado em Fabry-Perot 10. O acoplador óptico 50 está configurado para executar duas funções. Em primeiro lugar, o acoplador óptico 50 direciona a luz gerada pela fonte de luz 16 para a fibra óptica 40, que por sua vez transmite a luz gerada para a cavidade Fabry-Perot 16. Em segundo lugar, o acoplador óptico 50 direciona, para o espectrômetro 52, a luz refletida da cavidade Fabry-Perot 16 conforme transmitida para o detector 20 pela fibra óptica 40. Na modalidade representada, o detector 20 inclui espectrômetro 52 e processador de sinal 54. O espectrômetro 52 detecta respostas espectrais de tal luz refletida pela cavidade Fabry-Perot 16, como indicado nas FIGS. 3A e 3B. A calculadora de velocidade 54 pode, então, determinar os comprimentos de onda de amplitude de pico de tais respostas espectrais e determinar uma frequência de rotação indicada por mudanças de tempo de tais comprimentos de onda de amplitude de pico (por exemplo, periodicidade de tais comprimentos de onda de amplitude de pico).

[0019] Várias modalidades podem usar mais ou menos componentes são representados nas modalidades descritas acima com referência às FIGS. 1-4. Por exemplo, a calculadora de velocidade mostrada na FIG. 4 pode incluir qualquer um dos vários tipos de processadores conhecidos na técnica, como, por exemplo, um processador de sinal, um microprocessador, uma matriz lógica programável etc. Da mesma forma, a fonte de luz e/ou o detector pode incluir qualquer uma das várias fontes de luz e/ou detectores como são conhecidos na técnica, tais como, por exemplo, um diodo laser, uma matriz de diodos laser, um laser de gás, um diodo emissor de luz (LED), um diodo emissor de luz superluminescente (SLED), etc.

DISCUSSÃO DE MODALIDADES POSSÍVEIS

[0020] A seguir, há descrições não exclusivas de modalidades possíveis da presente invenção.

[0021] Aparelho e métodos associados referem-se a um sistema para determinar a frequência de rotação de um membro rotativo. O sistema inclui um ímã, uma cavidade Fabry-Perot, uma fonte de luz, um detector e uma calculadora de velocidade. O ímã gera um campo magnético próximo ao membro rotativo. A rotação do membro rotativo causa mudanças no campo magnético gerado pelo ímã. A cavidade Fabry-Perot é formada entre um primeiro espelho e um segundo espelho. O segundo espelho é ligado a um material magneto-restritivo tendo uma dimensão de espessura que muda em resposta às mudanças no campo magnético causadas pela rotação do membro rotativo, movendo assim o segundo espelho em relação ao primeiro espelho. A fonte de luz é configurada para projetar luz na cavidade Fabry-Perot. O detector é configurado para detectar luz refletida da cavidade Fabry-Perot. A calculadora de velocidade é configurada para determinar a frequência de rotação do membro rotativo com base em um comprimento de onda principal de luz detectado pelo detector.

[0022] O sistema do parágrafo anterior pode incluir opcional, adicional e/ou alternativamente quaisquer um ou mais dentre as características, configurações e/ou componentes adicionais:
Uma outra modalidade do sistema anterior, inclui o membro rotativo que pode incluir uma roda fônica dentada alinhada próxima ao ímã, de modo que as mudanças na posição dos dentes da roda fônica dentada em relação ao ímã causem as mudanças no campo magnético.

[0023] Uma outra modalidade de qualquer um dos sistemas anteriores, em que a cavidade Fabry-Perot pode estar localizada entre o ímã e a roda fônica dentada.

[0024] Uma outra modalidade de qualquer um dos sistemas anteriores, em que a cavidade Fabry-Perot pode ser alinhada de modo que a dimensão da cavidade seja transversal a um segmento de linha de dimensão mais curta direcionado entre o ímã e a roda fônica dentada.

[0025] Uma outra modalidade de qualquer um dos sistemas anteriores pode incluir ainda uma fibra óptica configurada para direcionar a luz projetada pela fonte de luz para a cavidade Fabry-Perot.

[0026] Uma outra modalidade de qualquer um dos sistemas anteriores, em que a fibra óptica pode ainda ser configurada para direcionar a luz refletida da cavidade Fabry-Perot para o detector.

[0027] Uma outra modalidade de qualquer um dos sistemas anteriores, em que o detector pode ser um fotodetector ou um analisador de espectro.

[0028] Uma outra modalidade de qualquer um dos sistemas anteriores, em que a cavidade Fabry-Perot pode ter uma dimensão de cavidade medida entre o primeiro espelho e o segundo espelho. Uma métrica da luz detectada é determinada pela dimensão da cavidade.

[0029] Uma outra modalidade de qualquer um dos sistemas anteriores, em que a dimensão da cavidade muda em resposta às mudanças na dimensão da espessura do material magneto-restritivo.

[0030] Uma outra modalidade de qualquer um dos sistemas anteriores, em que o primeiro espelho tem um coeficiente de reflexão entre 0,4 e 0,6.

[0031] Uma outra modalidade de qualquer um dos sistemas anteriores, em que o ímã é um ímã permanente.

[0032] Algumas modalidades se referem a um método para determinar a frequência de rotação de um membro rotativo. Um campo magnético próximo ao membro rotativo é gerado por meio de um ímã. A rotação do membro rotativo causa mudanças no campo magnético gerado pelo ímã. O segundo espelho da cavidade Fabry-Perot é movido por meio de um material magneto-restritivo em resposta às mudanças no campo magnético causadas pela rotação do membro rotativo. A luz é projetada por meio de uma fonte de luz na cavidade Fabry-Perot formada entre um primeiro espelho e o segundo espelho. Uma porção refletida da luz projetada na cavidade Fabry-Perot é refletida através da cavidade Fabry-Perot. A luz refletida da cavidade Fabry-Perot é detectada por meio de um detector e a frequência de rotação do membro rotativo é determinada por meio de uma calculadora de velocidade com base em um comprimento de onda principal de luz detectado pelo detector.

[0033] O método do parágrafo anterior pode incluir opcional, adicional e/ou alternativamente quaisquer um ou mais dentre as seguintes características, configurações e/ou componentes adicionais:

[0034] Uma outra modalidade do método anterior, inclui o membro rotativo que pode incluir uma roda fônica dentada alinhada próxima ao ímã, de modo que as mudanças na posição dos dentes da roda fônica dentada em relação ao ímã causem as mudanças no campo magnético.

[0035] Uma outra modalidade de qualquer um dos métodos anteriores, em que a cavidade Fabry-Perot pode estar localizada entre o ímã e a roda fônica dentada.

[0036] Uma outra modalidade de qualquer um dos métodos anteriores pode incluir ainda direcionar, por meio de uma fibra óptica, a luz projetada pela fonte de luz para a cavidade Fabry-Perot.

[0037] Uma outra modalidade de qualquer um dos métodos anteriores pode incluir ainda direcionar, por meio da fibra óptica, a luz refletida da cavidade Fabry-Perot para o detector.

[0038] Uma outra modalidade de qualquer um dos métodos anteriores, em que a cavidade Fabry-Perot pode ter uma dimensão de cavidade medida entre o primeiro espelho e o segundo espelho. Uma métrica da luz detectada é determinada pela dimensão da cavidade.

[0039] Uma outra modalidade de qualquer um dos métodos anteriores, em que a dimensão da cavidade muda em resposta às mudanças na dimensão da espessura do material magneto-restritivo.

[0040] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade exemplificativa (ou modalidades exemplificativas), será compreendido pelos versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos sem se afastar do escopo da invenção. Além disto, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material específico aos ensinamentos da invenção sem se desviar do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não esteja limitada à modalidade específica (ou modalidades específicas) divulgada, mas que a invenção inclua todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

Sistema para determinar a frequência de rotação de um membro rotativo, o sistema sendo caracterizado pelo fato de que compreende:
um ímã para gerar um campo magnético próximo ao membro rotativo, a rotação do membro rotativo causando mudanças no campo magnético gerado pelo ímã;
uma cavidade Fabry-Perot formada entre um primeiro espelho e um segundo espelho, o segundo espelho ligado a um material magneto-restritivo tendo uma dimensão de espessura que muda em resposta às mudanças no campo magnético causadas pela rotação do membro rotativo, movendo assim o segundo espelho em relação ao primeiro espelho;
uma fonte de luz configurada para projetar luz na cavidade Fabry-Perot;
um detector configurado para detectar luz refletida da cavidade Fabry-Perot; e
uma calculadora de velocidade configurada para determinar a frequência de rotação do membro rotativo com base em um comprimento de onda principal de luz detectado pelo detector.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro rotativo inclui:
uma roda fônica dentada alinhada próxima ao ímã de modo que as mudanças na posição dos dentes da roda fônica dentada em relação ao ímã causem as mudanças no campo magnético.
Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a cavidade Fabry-Perot está localizada entre o ímã e a roda fônica dentada.
Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a cavidade Fabry-Perot está alinhada de modo que a dimensão da cavidade seja transversal a um segmento de linha de dimensão mais curta direcionado entre o ímã e a roda fônica dentada.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
uma fibra óptica configurada para direcionar a luz projetada pela fonte de luz para a cavidade Fabry-Perot.
Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a fibra óptica é ainda configurada para direcionar a luz refletida da cavidade Fabry-Perot para o detector.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o detector pode ser um fotodetector ou um analisador de espectro.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cavidade Fabry-Perot tem uma dimensão de cavidade medida entre o primeiro espelho e o segundo espelho, uma métrica da luz detectada é determinada pela dimensão da cavidade.
Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dimensão da cavidade muda em resposta às mudanças na dimensão da espessura do material magneto-restritivo.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro espelho tem um coeficiente de reflexão entre 0,4 e 0,6.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ímã é um ímã permanente.
Método para determinar a frequência de rotação de um membro rotativo, o método sendo caracterizado pelo fato de que compreende:
gerar, através de um ímã, um campo magnético próximo ao membro rotativo, a rotação do membro rotativo causando mudanças no campo magnético gerado pelo ímã;
mover, por meio de um material magneto-restritivo, um segundo espelho de uma cavidade Fabry-Perot em resposta às mudanças no campo magnético causadas pela rotação do membro rotativo;
projetar, através de uma fonte de luz, luz na cavidade Fabry-Perot formada entre um primeiro espelho e o segundo espelho;
refletir, através da cavidade Fabry-Perot, uma porção refletida da luz projetada na cavidade Fabry-Perot;
detectar, por meio de um detector, a luz refletida da cavidade Fabry-Perot; e
determinar, por meio de uma calculadora de velocidade, a frequência de rotação do membro rotativo com base em um comprimento de onda principal de luz detectado pelo detector.
Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o membro rotativo inclui:
uma roda fônica dentada alinhada próxima ao ímã de modo que as mudanças na posição dos dentes da roda fônica dentada em relação ao ímã causem as mudanças no campo magnético.
Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a cavidade Fabry-Perot está localizada entre o ímã e a roda fônica dentada.
Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a cavidade Fabry-Perot está alinhada de modo que a dimensão da cavidade seja transversal a um segmento de linha de dimensão mais curta direcionado entre o ímã e a roda fônica dentada.
Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
direcionar, através de uma fibra óptica, a luz projetada pela fonte de luz para a cavidade Fabry-Perot.
Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
direcionar, através da fibra óptica, a luz refletida da cavidade Fabry-Perot para o detector.
Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a fibra óptica é uma primeira fibra óptica, o método compreendendo ainda:
direcionar, através de uma segunda fibra óptica, a luz refletida da cavidade Fabry-Perot para o detector.
Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a cavidade Fabry-Perot tem uma dimensão de cavidade medida entre o primeiro espelho e o segundo espelho, uma métrica da luz detectada sendo determinada pela dimensão da cavidade.
Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a dimensão da cavidade muda em resposta às mudanças na dimensão da espessura do material magneto-restritivo.