NL8402801A - In temperatuur gecompenseerde optische druksensor. - Google Patents
In temperatuur gecompenseerde optische druksensor. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8402801A NL8402801A NL8402801A NL8402801A NL8402801A NL 8402801 A NL8402801 A NL 8402801A NL 8402801 A NL8402801 A NL 8402801A NL 8402801 A NL8402801 A NL 8402801A NL 8402801 A NL8402801 A NL 8402801A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- pressure
- waveguide loop
- waveguide
- membrane
- loop
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 46
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 30
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 241001342895 Chorus Species 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- HAORKNGNJCEJBX-UHFFFAOYSA-N cyprodinil Chemical compound N=1C(C)=CC(C2CC2)=NC=1NC1=CC=CC=C1 HAORKNGNJCEJBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002265 electronic spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0076—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
- G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
- G01L11/025—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means using a pressure-sensitive optical fibre
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
- 1 - «' «ί*
In temperatuur gecompenseerde optische druksensor. -
De uitvinding heeft algemeen betrekking op een optisch systeem voor het meten van druk, en meer in het bijzonder op een drukomzetter, vervaardigd van een glasmateriaal met een membraan, dat door spanning geïnduceerde 5 dubbele breking geeft, waardoor een verschuiving wordt veroorzaakt in de resonantiefrequenties binnen een golf-geleiderlus.
Drukomzetters zijn inrichtingen, die worden gebruikt voor het controleren van veranderingen in druk.
10 Een drukomzetter is een integraal deel van een drukmeet-systeem en is geplaatst op een van belang zijnde lokatie.
— De drukomzetter wordt gecontroleerd, of ondervraagd, met een elektrisch, pneumatisch, hydraulisch of optisch signaal, dat in verbinding staat met de drukvariaties 15 aan de plaats van de omzetter. Met de drastische toename in het gebruik van optische halfgeleiders, zijn optische sensoren van alle soorten voorgesteld. Zo wordt bijvoorbeeld een multiple kemdrukgevoeligè optische vezelhalf-geleider beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 20 4.295.738 (20 oktober 1981; G. Meltz e.a.) voor "Fiber
Optic Strain Sensor". Drukveranderingen, die inwerken op de optische golfgeleider, worden gemeten door het meten van de relatieve intensiteit van licht, dat uittreedt uit de kernen.
25 Van bijzonder belang is een artikel "Photo- elastic and Electro-Optic Sensors" door Clifford G.
Walker, gepubliceerd in vol. 412, Fiber Optic and Laser Sensors, Proceedings of SPIE (19831, waarin een passieve laseraccelerometer wordt beschreven. Fig. 1 30 toont een ringresonator in een laseraccelerometer, welke een laserbron omvat van zeer nauwe lijnbreedte, waarvan de uitgangsbundel wordt gesplitst in twee separate j bundels, en gevoerd door separate Bragg cellen. Een polarisator roteert ëên bundel over 90° en de bundels 35 worden vervolgens gegeven aan een ringresonator. De spanningswerking op de ringresonator kan worden gemeten door het frequentieverschil te volgen. Er dient evenwel te worden opgemerkt, dat de optische sensor, voorge.- 84 0 2 8 0 1 *· % - 2 - stelddoor het artikel van C.'Walker, niet het gebruik voorstelt van de niet cohèrente, bredeband bron van optische energie voor het meten van de verandering in door spanning geïnduceerde dubbele breking, geassocieerd 5 met de deformatie onder druk van een membraan, gevormd van een hoog kwalitatief optisch materiaal.
Het is nu een doel van de onderhavige uitvinding om een drukmeetsysteem te verschaffen met een drukomzetter, vervaardigd van optische materialen voor het verschaffen 10 van een nauwkeurige en reproduceerbare drukmeting over een breed temperatuurgebied in onvriendelijke omgevingen, zoals corrosieve gassen en vloeistoffen.
Een speciaal kenmerk van de optische druk-sensor volgens de onderhavige.uitvinding is de drukomzetter, 15 welke een centraal aangebracht membraan heeft, dat aan zijn omtrek stijf wordt vastgehouden door een integraal gevormde rand. Deformatie van het membraan door druk-werking op êên vlak ervan veroorzaakt door spanning geïnduceerde dubbele breking in een golfgeleiderlus en 20 bijgevolg een corresponderende verandering in de resonantie frequenties, die worden geïnduceerd door de optische energie van de lichtbron van relatief grote lijnbreedte, zoals een superstralende diode.
Een ander kenmerk van de optische druksensor 25 volgens de uitvinding is, dat een drukomzetter, vervaardigd van sterk en duurzaam glas met laag verlies, wordt gebruikt voor het meten van drukveranderingen. Een golfgeleiderlus op êên vlak van een membraan ondervindt door druk geïnduceerde dubbele breking, welke een relatief 30 faseverschil veroorzaakt in de componenten van de licht-energie, die wordt voortgeplant in een gesloten lus.
Een uitgangssignaal, evenredig aan dit faseverschil, wordt, gevormd door het koppelen van een klein gedeelte van de resonerende optische energie aan een uitgangs-35 golfgeleider en optische detector, welke de spectrale inhoud van de optische energie analyseert.
Het voorgaande en andere doeleinden, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen thans nader worden toegelicht aan de hand van de volgende 40 beschrijving van voorkeursuitvoeringen onder verwijzing 8402801 * » - 3 - naar de tekening. Xn de tekening toönts fig. X een vergroot aanzicht in perspectief waarin de basiscomponenfcen zijn weergegeven van een optisch drukmeetsysteem volgens de onderhavige uitvinding, 5 waarbij de drukomzetter is getoond met een weggesneden deel, en met een golfgeleiderlus en ingangs- en uitgangs-golfgeleiders aan één eindvlak, fig. 2 een dwarsdoorsnede van de drukomzetter, weergegeven in fig. 1, waarbij het membraan getoond is, 10 enigszins overdreven, zoals gebogen onder druk, fig. 3 een grafiek, waarin de verschilfrequen-tieverschuiving weergegeven is van de optische energie, die resoneert in de golfgeleiderlus, gelegen aan het eindvlak van de drukomzetter, en 15 fig. 4 een grafiek, waarin de verschillen aangegeven zijn tussen de genormaliseerde resonantie-frequentieverschuivingen in afhankelijkheid van de straal van de lus op het membraan van de drukomzetter.
Verwezen zij nu allereerst naar fig. 1.
20 Daarin is een afbeelding getoond in vereenvoudigde vorm van de hoofdcomponenten van de optische druksensor volgens de onderhavige uitvinding. Een drukomzetter 10 is gepositioneerd op de plaats, waar de veranderingen in fluidum-druk moeten worden gemeten. Aan het centrale gedeelte 25 van de omzetter 10 is een membraan 12 integraal gevormd met een rand 14, welke rand 14 zich omtreksgewij s uitstrekt rond de omtrek van de drukomvormer 10. Eén eindvlak 16 (het bovenvlak zoals getoond in fig. lï omvat . een golfgeleiderlus 18, gevormd aan een eindvlak van het 30 membraan 12. Een ingangsgolfgeleider 20 is verder gevormd aan het eindvlak 16 van de drukomzetter 10, en strekt zich in de voorkeursuitvoering uit vanaf punt 20 op de omtrek van de rand 14 in een koorderichting door een energieoverdrachtspunt 24, dat tangentiaal gelegen 35 is ten opzichte van de golfgeleiderlus 18, naar een punt 25 aan de tegenovergestelde zijde van de omzetter.
Aan het eindoppervlak 16 bevindt zich tevens een uitgangs-golfgeleider 26, welke zich uitstrekt vanaf een punt 27 in een koorderichting door een energieoverdrachtspunt 28, 40 dat tangentiaal gelegen is ten opzichte van de golfgeleider- 8402801 * * ♦ - 4 - lus 18, tot een punt 30 aan de'omtrek van de rand 14.
De optische druksensor volgens de onderhavige uitvinding omvat verder een optische bron 32, bijvoorbeeld een superstralende diode of andere semi-.· 5 brede band, spectraal-heldereoptische bron, welke is geplaatst voor het koppelen van optische energie door ! het einde 22 van de ingangsge leider 20. Een frequentie detector 34 is eveneens aangebracht en gepositioneerd voor het controleren van de lichtenergie, die uittreedt 10 uit het eindvlak 30. Zoals hierna in meer details zal worden uiteengezet, is de frequentiedetector 34 een inrichting, welke de spectraalinhoud analyseert van de lichtenergie, die resoneert in de golfgeleiderlus 18. Desgewenst kunnen de optische bron 32 en de frequentie-15 detector 34 op afstand zijn gelegen, en kan optische energie worden geleid naar en van de drukomzetter 10 door optische golfgeleiders (niet getoond). Dit is in het bijzonder gewenst, wanneer de drukveranderingen moeten worden gemeten in een onvriendelijke omgeving -20 bijv. onderhevig aan hoge temperatuur of corrosieve · ~ fluxda.
Zoals zal worden begrepen, houdt een bijzonder belangrijk aspect van de optische druksensor volgens de onderhavige uitvinding verband met de wijze, waarop 25 de drukomzetter 10 reageert op drukveranderingen, zodat deze veranderingen nauwkeurig kunnen worden gecontroleerd door de. frequentiedetector 34. In fig. 2 is de drukomzetter 10 getoond in dwarsdoorsnede, waarbij de buiging van het membraan 12 is overdreven met het oog 30 op de duidelijkheid. De drukomzetter 10 is bij voorkeur gevormd van een optisch transparant materiaal, geschikt voor de vorming van optische golfgeleiders met lage verliezen. In de voorkeursvorm heeft de rand 14 een veel grotere dikte dan het membraan 12, zodat de 35 omtrek van het membraan stijf is gefixeerd rond zijn omtrek. Hoewel de rand 14 en het membraan 12 als afzonderlijke componenten kunnen worden vervaardigd, is een vervaardigingsproces voor een geïntegreerde struktuur minder kostbaar en omvat dat minder stappen.
40 Het zal de vakman duidelijk zijn, dat een 8402801 _ % Λ -* - 5 - belangrijk aspect van de ondêrhavi'ge uitvinding is. gelegen in de golfgeleiderlus 18, welke dienst doet als een optische resonator, en dat de resonantiefrequenties in deze optische resonator variëren als funktie van de 5 druk, die inwerkt op de drukomzetter 10. Op dit punt kan het van hulp zijn om de theorie en werking te beschrijven van een optische druksensor volgens de onderhavige uitvinding. Verwezen zij daarbij nog steeds naar de fig.
1 en 2. Zoals opgemerkt, is de golfgeleiderlus bijvoor-10 beeld gevormd als een enkele modus, rechthoekige golf-geleider met laag verlies volgens één van de algemeen bekende methoden der techniek, bijvoorbeeld ionenimplantatie. Elke resonantiefrequentie, onderhouden in de golf-geleiderlus 18, zal worden gesplitst in twee dicht /bijeen 15 gelegen frequenties, welke corresponderen met de laagste orde golfgeleidermodi, die loodrecht en parallel zijn gepolariseerd ten opzichte van de breedtedimensie van de geleider. De scheiding tussen deze frequenties zal variëren met de druk vanwege de door spanning geïnduceerde 20 dubbele breking. Het zal de vakman duidelijk zijn, dat' de resonantielus werkt op een wijze overeenkomstig aan een optisch kamfilter met een opeenvolging van doorlaat-banden, gecentreerd aan de resonantiefrequenties op de volgende wijze: 25 f - = U c/(n .L) N = I, 2, _______ (I) d;0 cljrJ3 , waarbij na en n^ de fasebrekingsindices zijn van respectievelijk de loodrechte en parallelle modi, L de omtrek van de ring en N de resonantieorde. Een symmetrische uniform verdeelde belasting op het membraan zal de lus 30 onder spanning zetten en daardoor de doorlaatbanden verschuiven. De verandering in resonantiefrequenties Sfa en Sf^ zal worden bepaald door zowel de radiale spanning δ als de tangentiale spanning δα. Er zijn twee JL g bijdragen aan de verandering in optische weglengte - êën 35 als gevolg van de verandering in de omtrek van de ring en één als gevolg van de door druk geïnduceerde dubbele ! breking:
Sfa/f = “(εθ+ dna/n) (2) S%/f = ~(ε.+ δη./n) (3) 8402801 - 6 - V ' « waarin - ··' f = fa"£b "
De verandering in brekingsindex houdt verband 5 met de loodrechte en parallelle foto-elastische constantes pa en p^ van de golfgeleiderlus volgens: 6na/n = C-n2/2I·ρ3(εΓ+εθ) (4) δη^/η = (-n2/2)·(pber+p_^Ql (5)
Eenvoudige plaattheorie laat zien, dat de 10 oppervlaktespanningen in het membraan 12 worden gegeven door: 2 εθ “ wtl-ir/ai2] (6) er = [l-3(r/al2] (7) 15 waarin D =* -0 = buigstijfheid, 12(l-v } t = membraandikte E = elasticiteitsmodulus 20 v = Poisson verhouding.
De foto-elastische constantes voor gesmolten siliciumdioxyde in de golfgeleiderlus 18 zijn: P. = 0,126 £ = o,27 25 Door deze waarden te gebruiken en de verge lijkingen (6) en (7) voor de spanningen te substitueren in C2J en (3ί kan men een schatting verkrijgen van de frequentieverschuiving van elke modulus en van de daaruit resulterende verschilfrequentie Δ.: 30 if /f = -C-[0,426+0,l48(r/a)2] (8) 6fb/f = -C*[o, 579-0,311 (r/a)2"l (9) Δ/f = C*f0,153-0,459(r/a).2] (10) waarbij 2 C = (1/Ei (3/8) (1-v2) P Ca/t)2 = §§^ (11) 8402801 ' 9 -7.- ‘ De genormaliseerde.frequentieverschuiving.
Δ/(fCj is uitgezet als funktie van (r/a) in de grafiek van _ fig. 4. De lokatie van de golfgeleiderlus 18 en de dikte verhouding (r/a) dient zodanig te zijn gekozen, dat de 5 verschilfrequentieverschuivingΔniet hoger is dan de helft van het vrije spectrale gebied Afr tussen de modusordes van het kamfilter, evenwel toch voldoende groot om een adequate signaal/ruisverhouding te geven. Indien bijvoorbeeld IQ E = 10,4x10^ psi, V - 0,17, a/t = 4 dan geldt C = 5,6x10 ^ p en
Afr = c/(n2vr} = 3,3x10^(r/1 cm) 1 Hz (12} 15 f = - c/λ - 3xl014 Hz (131 dan geldt Δ/ΔίΓ = 7,8xlQ~3(a/1 cm) (r/al (P/l psi) [l-3(r/a)2] (14) 2
Ihdien a - 0,5 cm en. P = 7 kg/cm , kan worden voldaan de eis [ Δ [ <Af^./2 door.de golfgeleiderlus 18 te 2Q leggen bij r/a<0,9. Voor de grootste signaal/ruisverhouding dient r/a te worden ingesteld nabij de maximaal toelaatbare limiet.. Voor a = 1/2 cm en r/a = 0,85, is het vrije spectrale gebied 8,19 GHz, en de maximale verschilfirequentieverschuiving voor 7 kg/cm is -3,0 GHz.
25 De breedte van een enkele lijn f' wordt bepaald door de "fijnheid" van de resonator, welke is gedefinieerd door F = Afr/5f* (15)
Indien K het venmogenskoppelingsrendement van 30 de ingangs- en uitgangskoppelaars, 1 het koppelingsver-lies van γ de golfgeleiderverzwakking (in decibels per eenheidslengte) is, dan geldtï v = TT (1-K-&1 ^ exp (-irry/8,68) nf..
1-(l-K-£) exp (-2τ3τγ/8,68) ' 1 35 , en de piektransmissie in het midden van een doorlaat- band is 2 T = K exp (-2·πτγ/8,68)_ (17j £l-(l-K-£) exp (-2τιτγ/8,681 ]J 2 8402801 * κ * - 8 -
Indien de verzwakking in' de ringresonator 6,01 dB/cm bedraagt en het vermógenskoppelingsrendement en in-gang/uitgangkoppelingsverliezen 1 % zijn, terwijl r = 0,4 cm, K = 1 1=1%, dan geldt F = 136 en T * 0,19. De 5 breedte van elke doorlaatband voor deze parameters is ongeveer 60 MHz. De nuldrukscheiding tussen de lijnen is een funktie van de afmetingen en numerieke apertuur van de ingebedde golfgeleider. Deze kan ten minste êén orde van grootte groter worden gemaakt dan. de lijnbreedte.
10 Indien bijvoorbeeld de numerieke apertuur 0,1 is en de golf geleider een slankheid heeft van 2:1, dan fa-f^ - 500 MHz. De optische bron 32 en de frequentiedetector 34 moeten voldoende bredeband zijn om ten minste de maximaal geanticipeerde totaalscheiding tussen banden te omvatten; 15 dat wil zeggen, de nuldrukscheiding plus de drukafhankelijke component Δ..
De golfgeleiderlus 18 selecteert uit de bredeband ingang, en biedt aan de detector 34 de bovenbeschreven resonantielijnen. Veel paren van dergelijke lijnen kunnen 20 voortkomen uit een bredeband bron, waarbij elk paar in hoofdzaak de bovenaangegeven frequentiescheiding vertoont.
De detector 34 kan een fotodiode zijn, welke de invallende optische lijnen mengt, daarbij een elektrisch uitgangssignaal gevende, dat deze scheidingsfrequentie bevat.
25 Desgewenst kan een elektronische spectrumanalysator of een frequentiemeter 35, op geschikte wijze gefilterd voor het verwijderen van frequentiecomponenten buiten het van belang zijnde gebied, direkt de scheidingsfrequentie meten, welke evenredig is aan de druk, zoals 30 boven beschreven.
Een bijzonder belangrijk aspect van de onderhavige uitvinding is, dat drukmetingen door de drukomzet-ter 10 in wezen onafhankelijk zijn van temperatuurvariaties. Het zal duidelijk zijn, dat, hoewel thermische uitzetting 35 de omtrek van de golfgeleiderlus 18 aanzienlijk kan veranderen, deze verandering gelijkelijk inwerkt op de twee polarisaties, zodat elk van de resonantiefrequenties, onderhouden in de golfgeleiderlus 18, wordt verschoven met in wezen dezelfde hoeveelheid. Dit betekent, dat 40 elke verschilfrequentieverschuiving niet is gerelateerd 8402801 _ .-9- * ’ * aan.de verandering in temperatuur.en toch nog primair evenredig is met de verandering in aangelegde druk. ‘
Er zij op gewezen, dat de elasticiteitsmodulus voor het materiaal van de drukomzetter 10 bekend is, in zwakke 5 mate afhankelijk te zijn van de temperatuur, maar zolang het temperatuurgebied, waarin de drukomzetter 10 werkt, niet onredelijk groot is, kan toch nog een aanvaardbare nauwkeurigheid blijven gehandhaafd.
Er zijn verschillende methoden bekend voor de 10 vervaardiging van het membraan 12 volgens de onderhavige uitvinding. Zoals in het voorgaande opgemerkt, kan het substraat zijn gevormd van een alkalisilicaatglas met laag verlies, zoals natriumsilicaat. De resonatorring 18 en de ingangsgolfgeleider 20 en de uitgangsgolfgeleider 15 26 kunnen zijn gevormd door middel van ionenwisselings- technieken onder gebruikmaking van fotoresistmaskering van de uitwisselingszijde van het membraan 12 met uitzondering van het uitwisselingsvenster.-Het raasker-materiaal moet impermeabel zijn voor het uitwisselings-20 kation en bestand zijn tegen de uitwisselingsteraperatuur? kenmerkende maskermaterialen omvatten aluminium en nikkel.
Het gemaskeerde membraan 12 wordt ingedompeld in een gesmolten elektroliet, dat het gewenste kation bevat.
De ionenwisseling wordt uitgevoerd door het aanleggen 25 van een geschikte potentiaal over twee elektroden, die ingedompeld zijn in het gesmolten elektroliet, dat het membraan bevat. Na uitwisseling kan het masker worden opgelost in een zuur.
Hoewel de optische druksensor van de onder-30 havige uitvinding is getoond en beschreven aan de hand van een voorkeursuitvoering, zal het de vakman op dit gebied duidelijk zijn, dat diverse veranderingen in vorm en detail van de uitvinding kunnen worden aangebracht zonder daardoor te treden buiten het kader van de 35 uitvinding zoals omschreven in de beschrijving en conclusies. Zo was bijvoorbeeld de golfgeleiderlus 18 aan het eindvlak van de drukomzetter 10 algemeen weergegeven als zijnde coaxiaal op het membraan 12. In feite kan de golfgeleiderlus 18 zijn gelegen op elke 40 positie aan het eindvlak van de drukomzetter, zolang vol- 8402801
v ' V
- 10 - doende door spanning geïnduceerde dubbele breking 'optreedt in de golfgeleiderlus 18 voor het verkrijgen van een meetbare verschuiving in de resonantiefrequenties.
De dwarsdoorsnede van de golfgeleiderlus·18 behoeft niet 5 algemeen rechthoekig te zijn zoals getoond (fig. 2), maar kan zijn van elke dwarsdoorsnedevorm., zolang er een verschillende resonantiefrequentie is voor elke onafhankelijke polarisatie van optische energie in de golfgeleider. De lus zou daadwerkelijk kunnen worden 10 gevormd uit een.polarisatiedrukgevoelige optische vezel, die zou kunnen worden gebonden aan het oppervlak van het membraan. Bovendien behoeft de optische ingangs- en uitgangsenergie niet te gaan door koordeachtige ingangs-en uitgangsgolfgeleider 20 en 26 aan het eindvlak 16 15 van de drukomzetter IQ, maar kan de optische energie worden gekoppeld in. en uit de golfgeleiderlus 18 door andere middelen, zoals prisma's, geplaatst nauw aanliggend aan de top van de golfgeleider.
- conclusies - ___ 8402801
Claims (10)
1. Drukcontroleinrichting, gekenmerkt door: drukgevoelige middelen omvattende een membraan met een golfgeleiderlus gelegen aan êên oppervlak daarvan, 5 welk membraan onder druk buigt, waardoor door spanning geïnduceerde dubbele breking wordt veroorzaakt in de golfgeleiderlus, optische ingangsmiddelen, gepositioneerd aangrenzend aan de golfgeleiderlus voor het koppelen van 10 lichtenergie in de golfgeleiderlus, uitgangsmiddelen, eveneens gepositioneerd aangrenzend aan de golfgeleiderlus voor het koppelen van een gedeelte van de lichtenergie uit de golfgeleiderlus, zodanig dat een verschilfrequentieverschui-15 ving optreedt in de spectrale responsie van lichtenergie, welke resoneert in de golfgeleiderlus als gevolg van de door spanning geïnduceerde dubbele breking, die evenredig is aan de druk, die inwerkt op het membraan.
2. Drukcontroleinrichting volgens conclusie 1, 20 met het kenmerk, dat de genoemde ingangsmiddelen een ingangsgolfgeleider omvatten, gevormd langs het genoemde ene oppervlak van de drukgevoelige middelen, en dat de genoemde ingangsgolfgeleider een punt heeft, dat is gelegen tangentiaal met de genoemde golfgeleiderlus 25 waardoor optische energie wordt gekoppeld in de golfgeleiderlus.
3. Drukcontroleinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze verder een super-stralende diode bevat voor het geven van een niet coherente 30 bredeband bron van optische energie, die samenwerkt met de genoemde ingangsmiddelen.
4. Drukcontroleinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de genoemde uitgangsmiddelen verder omvatten een uitgangsgolfgeleider, gevormd 35 langs het genoemde ene oppervlak van de drukgevoelige 8402801 -_____—1 - 12 - V middelen, en een punt heeft; gelegen tangentiaal ten opzichte van de genoemde golfgeleiderlus, waardoor een gedeelte van de optische energie daarin wordt gekoppeld uit de genoemde golfgeleiderlus.
5. Drukcontroleinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat deze verder een frequen-tiedetector heeft, geplaatst voor het ontvangen van licht-energie, welke is gekoppeld uit de golfgeleiderlus door de genoemde uitgangsgo1fgeleider, en dat de frequentie-10 detector de spectraalverdeling van de ontvangen optische energie analyseert, teneinde een verschilfrequentie te identificeren, die is geassocieerd met de genoemde verschilfrequentieverschuiving.
6. Drukcontroleinrichting volgens conclusie 1, 15 met het kenmerk, dat de drukgevoelige middelen omvatten een stijf randgedeelte, dat de omtrek van het genoemde membraan stijf vasthoudt.
7. Drukcontroleinrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de genoemde rand en 20 het genoemde membraan integraal gevormd zijn van een glassoort met laag verlies.
8. Drukcontroleinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de golfgeleiderlus,. gevormd aan het eindoppervlak van de genoemde druk-25 gevoelige middelen, wordt gevormd door ionenimplantatie of ionenwisseling.
9. In temperatuur gecompenseerd drukmeetsysteem gekenmerkt door: drukgevoelige middelen omvattende een membraan 30 met een golfgeleiderlus, gelegen aan êên oppervlak daarvan, welk membraan een door spanning geïnduceerde dubbele breking veroorzaakt in de golfgeleiderlus in reactie op druk, uitgeoefend op het oppervlak van het membraan, 35 bronmiddelen, geplaatst voor het koppelen 8402801 __ J Λ * ff 4? - 13 - van optische energie in de gólfgëlèiderlus, frequentiedetectormiddelen, geplaatst voor het ontvangen van lichtenergie, gekoppeld uit de golf-geleiderlus, 5 zodanig, dat een verschilfrequentieverschuiving optreedt in de spectraalresponsie van lichtenergie, welke resoneert in de genoemde golfgeleiderlus, als gevolg van de door spanning geïnduceerde dubbele breking, die evenredig is aan de druk, die inwerkt op het membraan.
10. Drukcontrolesysteem volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de drukgevoelige middelen een rand omvatten, die integraal gevormd is met de omtrek van het genoemde membraan. i e—- 84 0 28 1 :
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/565,496 US4577100A (en) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | Temperature compensated optical pressure sensor |
| US56549683 | 1983-12-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8402801A true NL8402801A (nl) | 1985-07-16 |
Family
ID=24258867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8402801A NL8402801A (nl) | 1983-12-27 | 1984-09-13 | In temperatuur gecompenseerde optische druksensor. |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4577100A (nl) |
| JP (1) | JPS60142226A (nl) |
| KR (1) | KR930003546B1 (nl) |
| AU (1) | AU572189B2 (nl) |
| BE (1) | BE900681A (nl) |
| CA (1) | CA1220048A (nl) |
| CH (1) | CH667735A5 (nl) |
| DE (1) | DE3432989A1 (nl) |
| DK (1) | DK461784A (nl) |
| ES (1) | ES8605896A1 (nl) |
| FR (1) | FR2557293B1 (nl) |
| GB (1) | GB2147412B (nl) |
| IL (1) | IL72874A (nl) |
| IT (1) | IT1175757B (nl) |
| NL (1) | NL8402801A (nl) |
| SE (1) | SE451279B (nl) |
| ZA (1) | ZA846885B (nl) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4775214A (en) * | 1983-12-21 | 1988-10-04 | Rosemount Inc. | Wavelength coded resonant optical sensor |
| HU196259B (en) * | 1984-09-06 | 1988-10-28 | Almasine Barsi Erzsebet | Optoelktromechanical measuring transducer |
| GB8427744D0 (en) * | 1984-11-02 | 1996-11-13 | Plessey Co Plc | Improvements in or relating to hydrophones |
| US4782492A (en) * | 1986-05-05 | 1988-11-01 | Polaroid Corporation | Thermally controllable optical devices and system |
| US4733561A (en) * | 1986-07-21 | 1988-03-29 | The Foxboro Company | Self-oscillating, optical resonant sensor |
| US4725728A (en) * | 1986-08-13 | 1988-02-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Fiber optical time delay resonant oscillating strain gauge |
| US4770492A (en) * | 1986-10-28 | 1988-09-13 | Spectran Corporation | Pressure or strain sensitive optical fiber |
| US5020379A (en) * | 1986-10-30 | 1991-06-04 | The Babcock & Wilcox Company | Microbend fiber optic strain gauge |
| US4794800A (en) * | 1987-10-01 | 1989-01-03 | General Dynamics Corporation | Wire sensing and measurement apparatus |
| US4891511A (en) * | 1988-08-31 | 1990-01-02 | The Babcock & Wilcox Co. | Fiber optic microbend sensor with braided fibers |
| US4904863A (en) * | 1988-11-25 | 1990-02-27 | Loral Corporation | Polarimetric optical fiber pressure sensor |
| US4959539A (en) * | 1989-03-20 | 1990-09-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Flexural disk fiber optic hydrophone |
| US4988862A (en) * | 1989-09-27 | 1991-01-29 | Ford Motor Company | Optical occupant restraint activation sensor |
| US4996419A (en) * | 1989-12-26 | 1991-02-26 | United Technologies Corporation | Distributed multiplexed optical fiber Bragg grating sensor arrangeement |
| US5196694A (en) * | 1991-05-13 | 1993-03-23 | The Babcock & Wilcox Company | Temperature compensated self-referenced fiber optic microbend pressure transducer |
| US5258614A (en) * | 1991-05-13 | 1993-11-02 | The Babcock & Wilcox Company | Optical fiber loop temperature sensor |
| US5187983A (en) * | 1991-09-04 | 1993-02-23 | Universite Du Quebec A Hull | Fiber-optic strain gauge manometer |
| US5377285A (en) * | 1993-02-11 | 1994-12-27 | Honeywell Inc. | Technique for making ultrastable ring resonators and lasers |
| US5448586A (en) * | 1993-09-20 | 1995-09-05 | At&T Corp. | Pumping arrangements for arrays of planar optical devices |
| US5396805A (en) * | 1993-09-30 | 1995-03-14 | Halliburton Company | Force sensor and sensing method using crystal rods and light signals |
| US6016702A (en) * | 1997-09-08 | 2000-01-25 | Cidra Corporation | High sensitivity fiber optic pressure sensor for use in harsh environments |
| US6522797B1 (en) | 1998-09-01 | 2003-02-18 | Input/Output, Inc. | Seismic optical acoustic recursive sensor system |
| DE10024588A1 (de) * | 2000-05-19 | 2001-11-22 | Endress Hauser Gmbh Co | Vorrichtung zur Bestimmung bzw. zur Überwachung des Drucks oder Differenzdrucks zumindest eines Prozeßmediums |
| DE10114635A1 (de) * | 2001-03-23 | 2002-09-26 | Bernhard Trier | Drucksensor |
| GB2466929A (en) * | 2009-01-09 | 2010-07-14 | Smart Fibres Ltd | Pressure sensor device comprising flexible diaphragm with integral optical sensor |
| GB2558963A (en) * | 2017-01-18 | 2018-07-25 | Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd | Flexible membrane |
| KR102703791B1 (ko) | 2023-06-14 | 2024-09-06 | 주식회사 폴리웍스 | 압력센서와 온도센서가 결합된 필름형 복합센서 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3517560A (en) * | 1965-03-23 | 1970-06-30 | North American Rockwell | Accelerometer |
| US3786681A (en) * | 1971-03-04 | 1974-01-22 | Sci Systems Inc | Electromagnetic wave modulation and measurement system and method |
| US3725809A (en) * | 1971-04-05 | 1973-04-03 | Bell Telephone Labor Inc | Dielectric ring lasers using waveguiding |
| US3949320A (en) * | 1974-11-29 | 1976-04-06 | Massachusetts Institute Of Technology | Miniature crystalline laser |
| US4071753A (en) * | 1975-03-31 | 1978-01-31 | Gte Laboratories Incorporated | Transducer for converting acoustic energy directly into optical energy |
| US4295738A (en) * | 1979-08-30 | 1981-10-20 | United Technologies Corporation | Fiber optic strain sensor |
| DE3142164A1 (de) * | 1980-10-27 | 1982-06-16 | Rosemount Engineering Co. Ltd., Bognor Regis, Sussex | Vorrichtung zur messung von druckunterschieden |
| JPS5819528A (ja) * | 1981-07-28 | 1983-02-04 | Shimadzu Corp | 光圧力センサ |
| ES518632A0 (es) * | 1981-12-16 | 1984-01-16 | Polaroid Corp | Perfeccionamientos en filtros de cavidad resonante opticos. |
| US4466295A (en) * | 1982-09-20 | 1984-08-21 | Trw Inc. | Photoelastic sensing means |
| US4519252A (en) * | 1983-03-21 | 1985-05-28 | Sperry Corporation | Pressure and temperature compensated photoelastic hydrophone |
| JPS63115214U (nl) * | 1987-01-21 | 1988-07-25 | ||
| JP3295445B2 (ja) * | 1991-12-06 | 2002-06-24 | 富士通株式会社 | スピンナ及びそれを用いた半導体装置の製造方法 |
| JPH07240360A (ja) * | 1994-03-01 | 1995-09-12 | Fujitsu Ltd | 薬液塗布装置 |
| JP2977440B2 (ja) * | 1994-03-17 | 1999-11-15 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 吸引チャック式基板回転処理装置 |
| JP3502959B2 (ja) * | 1994-12-19 | 2004-03-02 | 日東電工株式会社 | 吸着固定に用いる多孔質シートおよび該多孔質シートを用いる吸着固定方法 |
| KR19990028074A (ko) * | 1997-09-30 | 1999-04-15 | 윤종용 | 반도체장치 제조설비의 척조립체 |
| JPH11145263A (ja) * | 1997-11-07 | 1999-05-28 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置 |
| JP2000254857A (ja) * | 1999-01-06 | 2000-09-19 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 平面加工装置及び平面加工方法 |
| JP4476595B2 (ja) * | 2003-10-23 | 2010-06-09 | 太平洋セメント株式会社 | 真空吸着用治具 |
| JP5291039B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2013-09-18 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 基板保持回転装置および基板処理装置 |
| JP5554617B2 (ja) * | 2010-04-12 | 2014-07-23 | 株式会社ディスコ | 保持テーブル |
| JP5888935B2 (ja) * | 2011-10-28 | 2016-03-22 | 株式会社ディスコ | 保持テーブル |
| JP5913162B2 (ja) * | 2012-04-04 | 2016-04-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板保持装置および基板保持方法 |
-
1983
- 1983-12-27 US US06/565,496 patent/US4577100A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-07-19 CA CA000459286A patent/CA1220048A/en not_active Expired
- 1984-09-03 GB GB08422229A patent/GB2147412B/en not_active Expired
- 1984-09-03 ZA ZA846885A patent/ZA846885B/xx unknown
- 1984-09-05 IL IL72874A patent/IL72874A/xx unknown
- 1984-09-07 DE DE19843432989 patent/DE3432989A1/de active Granted
- 1984-09-13 CH CH4370/84A patent/CH667735A5/de not_active IP Right Cessation
- 1984-09-13 AU AU33016/84A patent/AU572189B2/en not_active Ceased
- 1984-09-13 NL NL8402801A patent/NL8402801A/nl not_active Application Discontinuation
- 1984-09-21 ES ES536113A patent/ES8605896A1/es not_active Expired
- 1984-09-26 JP JP59201404A patent/JPS60142226A/ja active Granted
- 1984-09-26 SE SE8404824A patent/SE451279B/sv not_active IP Right Cessation
- 1984-09-26 BE BE0/213724A patent/BE900681A/fr not_active IP Right Cessation
- 1984-09-27 DK DK461784A patent/DK461784A/da not_active Application Discontinuation
- 1984-09-28 FR FR8414907A patent/FR2557293B1/fr not_active Expired
- 1984-09-28 IT IT22903/84A patent/IT1175757B/it active
- 1984-09-28 KR KR1019840006024A patent/KR930003546B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZA846885B (en) | 1985-04-24 |
| ES536113A0 (es) | 1986-04-01 |
| DK461784A (da) | 1985-06-28 |
| DK461784D0 (da) | 1984-09-27 |
| SE8404824D0 (sv) | 1984-09-26 |
| IL72874A0 (en) | 1984-12-31 |
| AU3301684A (en) | 1985-07-04 |
| CA1220048A (en) | 1987-04-07 |
| IT8422903A0 (it) | 1984-09-28 |
| JPH0319497B2 (nl) | 1991-03-15 |
| IT1175757B (it) | 1987-07-15 |
| SE8404824L (sv) | 1985-06-28 |
| KR930003546B1 (ko) | 1993-05-03 |
| KR850005083A (ko) | 1985-08-21 |
| JPS60142226A (ja) | 1985-07-27 |
| GB2147412B (en) | 1987-06-03 |
| IL72874A (en) | 1988-09-30 |
| SE451279B (sv) | 1987-09-21 |
| DE3432989C2 (nl) | 1993-04-01 |
| DE3432989A1 (de) | 1985-07-04 |
| FR2557293B1 (fr) | 1987-03-20 |
| US4577100A (en) | 1986-03-18 |
| ES8605896A1 (es) | 1986-04-01 |
| FR2557293A1 (fr) | 1985-06-28 |
| CH667735A5 (de) | 1988-10-31 |
| BE900681A (fr) | 1985-01-16 |
| GB8422229D0 (en) | 1984-10-10 |
| AU572189B2 (en) | 1988-05-05 |
| GB2147412A (en) | 1985-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL8402801A (nl) | In temperatuur gecompenseerde optische druksensor. | |
| US4775214A (en) | Wavelength coded resonant optical sensor | |
| De Brabander et al. | Integrated optical ring resonator with micromechanical diaphragms for pressure sensing | |
| US5319435A (en) | Method and apparatus for measuring the wavelength of spectrally narrow optical signals | |
| US4329058A (en) | Method and apparatus for a Fabry-Perot multiple beam fringe sensor | |
| US5682237A (en) | Fiber strain sensor and system including one intrinsic and one extrinsic fabry-perot interferometer | |
| US6925213B2 (en) | Micromachined fiber optic sensors | |
| US4758087A (en) | Fiber optic transducer | |
| US9052291B2 (en) | Optical sensor based on a broadband light source and cascaded waveguide filters | |
| KR960015900B1 (ko) | 광섬유 레이저를 이용한 물리량 측정장치 | |
| Alvarez-Herrero et al. | High-sensitivity temperature sensor based on overlay on side-polished fibers | |
| US6850654B2 (en) | Passive thermal compensation of all-fiber Mach-Zehnder interferometer | |
| EP0143583B1 (en) | Fiber optic modal coupler | |
| EP0650585B1 (en) | Optic sensor for determining pressure and temperature | |
| EP1219939A2 (en) | Wavelength monitoring apparatus | |
| EP3757524B1 (en) | Composed multicore optical fiber interferometer | |
| JP3752442B2 (ja) | 絶縁層上シリコン結晶体光学導波マイケルソン干渉式温度センサ | |
| US6298185B1 (en) | Distributed fiber grating sensing systems using birefringence fiber interferometers for detecting wavelength shifts | |
| JP6491611B2 (ja) | 電界強度測定方法 | |
| KR102402542B1 (ko) | 광전압 센싱 장치 및 그 방법 | |
| CN117268279B (zh) | 一种应变光纤传感器及其制造方法、集成波导传感器 | |
| Seng et al. | Optical electric field sensor using push-pull for vibration noise reduction | |
| Anirudh et al. | DC electric field measurement using FBG sensor | |
| Righini et al. | Integrated Optical Sensors: State-Of-The-Art And Perspectives | |
| JPS6252808B2 (nl) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
| BB | A search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |