DD285418A5 - FIBER OPTIC TEMPERATURE SENSOR - Google Patents
FIBER OPTIC TEMPERATURE SENSOR Download PDFInfo
- Publication number
- DD285418A5 DD285418A5 DD33011489A DD33011489A DD285418A5 DD 285418 A5 DD285418 A5 DD 285418A5 DD 33011489 A DD33011489 A DD 33011489A DD 33011489 A DD33011489 A DD 33011489A DD 285418 A5 DD285418 A5 DD 285418A5
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- temperature
- crystal
- crystals
- sensor
- birefringence
- Prior art date
Links
Abstract
Die Erfindung betrifft einen faseroptischen Sensor zur Temperaturmessung. Die Erfindung ist einsetzbar, wenn Temperaturen auf nichtelektrischem Wege, z. B. in der Naehe starker elektromagnetischer Stoerfelder oder bei erhoehter Explosionsgefahr gemessen werden sollen. Der Sensor weist auch beim Einsatz breitbandiger LED hohe Empfindlichkeit auf. Er ist dadurch gekennzeichnet, dasz mit einem Sensorkristall ein Kompensatorkristall aus einem anderen Material derart kombiniert ist, dasz das Dickenverhaeltnis der beiden Kristalle sich reziprok zum Doppelbrechungsverhaeltnis dieser Kristalle verhaelt und die Temperaturabhaengigkeit der Doppelbrechung der beiden Kristalle stark unterschiedlich ist.{Sensor; Temperatursensor, faseroptisch; Doppelbrechungsaenderung, temperaturabhaengig; Kristall; Kompensatorkristall}The invention relates to a fiber optic sensor for temperature measurement. The invention can be used when temperatures by non-electrical means, for. B. in the vicinity of strong electromagnetic interference fields or increased risk of explosion to be measured. The sensor has high sensitivity even when using broadband LEDs. It is characterized in that a compensator crystal of another material is combined with a sensor crystal such that the thickness ratio of the two crystals is reciprocal to the birefringence ratio of these crystals and the temperature dependency of birefringence of the two crystals is greatly different. Temperature sensor, fiber optic; Birefringence change, temperature dependent; Crystal; Kompensatorkristall}
Description
guten Meßempfindlichkeit wird (n, - no)l möglichst groß gewählt, so daß bei einer spektralen Bandbreite von etwa 50 nm die Phasendifferenzen Δφ, zumeist um mehrere 2n variieren. Damit ergeben sich nach Durchtritt durch den Kristall für die verschiedenen spektralen Anteile ganz unterschiedliche Polarisationszustände, Das wiederum führt bei einer temperaturabhängigenÄndorungvonn, - nonurzu geringen Intensitätsänderungen des Meßsignals hinter dem Analysator. Für polarisationsoptische Untersuchungen sind Kompensatoren bekannt (z.R. Soleil-Babinet-Kompensator), die die Gesamtphasendifferenz zwischen zwei orthogonalen Wellen nach Durchtritt durch einen doppelbrechenden Kristall dadurch stark verringern, daß ein zweiter, identischer Kristall nahezu gleicher Dicke hinter dem ersten angebracht ist, wobei die optischen Achsen der beiden Krislalle um 90° zueinander verdreht sind. Dadurch erhält man auch für breitbandige Lichtquellen am Ausgang wieder definierte Polarisationszustände. Eine solche Anordnung ist natürlich als Temperatursensor nicht geeignet, da sich hierauch die temperaturabhängigen Doppelbrechungsänderungen der beiden Kristalle kompensieren würden. Die Variation der Phasendifferenzen Δφι für die versc hiedenen spektralen Anteile muß also kompensiert werden, ohne die Temperaturabhängigkeit der Doppelbrechung der Gesamtanordnung merklich zu beeinflussen. Das gelingt erfindungsgemäß durch Verwendung eines Kompensatorkristalls aus einem anderen Material, wobei zur Phasenkompensation gelten mußgood measuring sensitivity is (n, - n o ) l as large as possible, so that at a spectral bandwidth of about 50 nm, the phase differences Δφ, usually vary by several 2n. This opens up after passing through the crystal for the different spectral components quite different polarization states, which in turn results in a temperaturabhängigenÄndorungvonn - n o nurzu low intensity changes of the measurement signal behind the analyzer. For polarization-optical investigations compensators are known (zs Soleil-Babinet Compensator), the total phase difference between two orthogonal waves after passage through a birefringent crystal greatly reduced by a second, identical crystal is mounted almost the same thickness behind the first, wherein the optical Axes of the two Krislalle are rotated by 90 ° to each other. As a result, defined polarization states are also obtained for broadband light sources at the output. Of course, such an arrangement is not suitable as a temperature sensor, since it would also compensate for the temperature-dependent birefringence changes of the two crystals. The variation of the phase differences Δφι for the different spectral components must therefore be compensated without appreciably influencing the temperature dependence of the birefringence of the overall arrangement. This is possible according to the invention by using a compensator crystal made of a different material, wherein the phase compensation must be valid
Hierbei sind (n, - n0), und I,-Doppelbrechung und Dicke des Sensorkristalls sowie (n, - no)n und Iu- Doppelbrechung und Dicke des Kompensatorkristalls. Die Betragszeichen in Gl. (2) stehen deshalb, weil beide Materialien sowohl positiv als auch negativ doppelbrechend sein dürfen und die Kompensation durch entsprechende Orientierung dor beiden Kristalle zueinander in jedem Fall erreicht werden kann.Here are (n, - n 0 ), and I, birefringence and thickness of the sensor crystal and (n, - n o ) n and Iu- birefringence and thickness of the Kompensatorkristalls. The amount characters in Eq. (2) are because both materials may be both positively and negatively birefringent, and the compensation can be achieved in any case by appropriate orientation of the two crystals to each other.
Bei der Wahl der beiden doppelbrechenden Materialien kommt als zusätzliche Forderung hinzu, daß das Kompensatormaterial die Meßempfindlichkeit zumindest nicht verschlechtert, d. h., daß entwedoiIn the choice of the two birefringent materials is added as an additional requirement that the Kompensatormaterial does not deteriorate the measuring sensitivity, d. h., that either
d|(n. - n„)i · I1] d[(n. - n„)n In) . d | (n - n ") i · I 1 ] d [(n - n") n In) .
dT ' dTdT'dT
gelten muß, d. h., daß der Kompensatorkristall im Vergleich zum Sensorkristall eine vernachlässigbare temperaturabhängige Doppeibrechungsänderung haben soll oder aber, daß diese so geartet soin soll, daß der Meßeffekt noch verstärkt wird.must apply, d. h., That the Kompensatorkristall compared to the sensor crystal should have a negligible temperature-dependent Doppeibrechungsänderung or that it should be soin kind that the measuring effect is enhanced.
Den Gesamtaufbau des Sensors zeigt die Figur. Im kollimierten Strahlengang zwischen Zuführungsfaser 1 und Ableitungsfaser 2 ist zwischen gekreuzten oder parallelen Polarisatoren ein Sensorkristall 3 so angeordnet, daß seine optische Achse um 45" zur Durchlaßrichtung von Polarisator 5 und Analysator 6 geneigt ist. Damit werden die senkrecht zueinander polarisierten Lichtanteile im Kristall (ordentlich und außerordentlich polarisierte Welle) mit gleicher Intensität vorliegen. Als Sensormaterial bieten sich vor allem LiNbOa, oder auch BiI2SiOw an. Speziell bei kongruent gezogenem LiNbOj liegt eine sehr große temperaturabhängige Doppelbrechungsänderung vonThe overall structure of the sensor shows the figure. In the collimated beam path between feed fiber 1 and discharge fiber 2, a sensor crystal 3 is arranged between crossed or parallel polarizers so that its optical axis is inclined by 45 ° to the transmission direction of polarizer 5 and analyzer 6. Thus, the perpendicularly polarized light components in the crystal (neat LiNbOa, or else BiI 2 SiOw, are particularly suitable as sensor material, especially for congruently grown LiNbOj, a very large temperature-dependent birefringence change of
ClT CIT
Die zwischen ordentlich und außerordentlich polarisierter Welle am Ausgang des Sensorkristalls 3 vorliegende Phasendifferenz wird durch einen hinter dem Sensorkristall befindlichen Kompensatoi kristall 4 nahezu vollständig kompensiert. Als Kompensatorkristall eignet sich z. B. Quarz mit einer sehr geringen Doppelbrechungsänderung vonThe present between neat and extremely polarized wave at the output of the sensor crystal 3 phase difference is almost completely compensated by a located behind the sensor crystal Kompensatoi crystal 4. As Kompensatorkristall z. B. quartz with a very small birefringence change of
-1-10-6K-'.-1-10- 6 K- '.
dTdT
n, - n0 =* +0,009 ist, müssen zur Kompensation die optischen Achsen der beiden Kristall parallel zueinander ausgerichtet sein und das Dickenverhältnis liiNMv'sio, =*1:9 betragen.n, - n 0 = * +0.009, the optical axes of the two crystals must be aligned parallel to each other and the thickness ratio liiNMvsio, = * 1: 9 for compensation.
wodurch die Kompensator-Krista'ldicken wesontlich geringer sein können. Möglich wäre Rutil mit n, - n0 = 0,28, so daß in diesem Fall das Dickenverhältniswhereby the compensator Krista'ldicken can be significantly lower. Rutile would be possible with n, - n 0 = 0.28, so that in this case the thickness ratio
luNbo,:lfluui β 3,5:1 sein muß.luNbo,: lfluui β must be 3.5: 1.
Für den Fall, daß Sensor- und Kompensatorkristall eine gleichsinnige Doppelbrechung besitzen (beide positiv oder negativ doppelbrechend) müssen die optischen Achsen der beiden Kristalle um 90° zueinander verdreht sein, damit der Effekt der Phasendifferenzkompensation erreicht werden kann.In the event that the sensor and Kompensatorkristall have the same direction birefringence (both positively or negatively birefringent), the optical axes of the two crystals must be rotated by 90 ° to each other, so that the effect of the phase difference compensation can be achieved.
Claims (1)
α,- (n. - n o ) l
α, -
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD33011489A DD285418A5 (en) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | FIBER OPTIC TEMPERATURE SENSOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD33011489A DD285418A5 (en) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | FIBER OPTIC TEMPERATURE SENSOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD285418A5 true DD285418A5 (en) | 1990-12-12 |
Family
ID=5610326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD33011489A DD285418A5 (en) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | FIBER OPTIC TEMPERATURE SENSOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD285418A5 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996031763A1 (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-10 | Alliedsignal Inc. | Birefringent optical temperature sensor with adjustable temperature sensitivity |
WO1997014942A1 (en) * | 1995-10-19 | 1997-04-24 | Alliedsignal Inc. | A birefringent-biased sensor |
FR2751409A1 (en) * | 1996-07-19 | 1998-01-23 | Univ Metz | Optical temperature sensor with linear electro-optical modulation |
-
1989
- 1989-06-29 DD DD33011489A patent/DD285418A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996031763A1 (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-10 | Alliedsignal Inc. | Birefringent optical temperature sensor with adjustable temperature sensitivity |
WO1997014942A1 (en) * | 1995-10-19 | 1997-04-24 | Alliedsignal Inc. | A birefringent-biased sensor |
US5694205A (en) * | 1995-10-19 | 1997-12-02 | Alliedsignal Inc. | Birefringent-biased sensor having temperature compensation |
FR2751409A1 (en) * | 1996-07-19 | 1998-01-23 | Univ Metz | Optical temperature sensor with linear electro-optical modulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3049033C2 (en) | ||
EP1154278B1 (en) | Fibre-optic current sensor | |
DE4204521C1 (en) | ||
EP0340577B1 (en) | Method and device for determining the refractive index of a substance | |
DE3404608C2 (en) | ||
DE2259244C3 (en) | Interferometer | |
EP0682261A2 (en) | Process and appliance for optical sensing a physical quantity | |
DE2021965C3 (en) | Arrangement to minimize the measurement error of a probe caused by natural birefringence | |
DE3609507A1 (en) | FIBER OPTICAL INTERFEROMETER | |
DE19703128A9 (en) | Magneto-optical current sensor | |
DE3607462A1 (en) | ARRANGEMENT FOR MEASURING THE VOLTAGE DOUBLE BREAKAGE OF AN OPTICAL SENSOR | |
EP0410234B1 (en) | Method and apparatus for measuring an electric field or an electric voltage | |
EP1174719A1 (en) | Fibre optic current sensor | |
DE2806777C2 (en) | ||
DE3929340C2 (en) | ||
DE2122920C2 (en) | Method for measuring rotational speeds and device for carrying out the method | |
DE3115804C2 (en) | ||
DE19701221C1 (en) | Method of temperature compensation of measurement signals of fibre optical sensors | |
DD285418A5 (en) | FIBER OPTIC TEMPERATURE SENSOR | |
EP1421393B1 (en) | Optical current sensors | |
EP1358492B1 (en) | Method for the temperature-compensated, electro-optical measurement of an electrical voltage and device for carrying out the method | |
EP0356670B1 (en) | Fibre-optical current sensor | |
DE550719C (en) | Rotatable compensator with a plane-parallel plate made of birefringent material | |
WO1996002822A1 (en) | Process and device for determining the refractive index of different mediums | |
EP0460268B1 (en) | Integrated optics device for interferometrically measuring light waves |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |