NO842569L - Fiberoptisk forskyvningsmaaler med innebygget referanse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår forskyvningsfølende innretninger for detektering av stillingen av en føler for et bevegelig element anvendt i prosesstyresystemer og nær-mere bestemt en optisk fibertransduktor som benytter to bølgelengder av lys for bestemmelse av stillingen av det bevegelige element.

En typisk fiberoptisk forskyvningstransduktor inkluderer en optisk fiberkabel som forbinder en lyskilde og

en lysdetektor med en føler. Et optisk signal generert av kilden overføres gjennom kabler til føleren. Føleren vil som reaksjon på en fysikalsk variabel som det er ønskelig å måle, modulere en egenskap ved det optiske signal i samsvar med forandringer av den fysikalske variable. Det modulerte signal overføres deretter til detektoren som omdanner dette signal til en anvendelig utgang representativ for størrelsen av den fysikalske variable.

Ved påvirkning fra meget små forandringer utsettes forskyvningstransduktoren eller omvandleren for problemene med avdrift som vanligvis oppstår på grunn av instabiliteter og forandringer i betjeningen av lyskilden og/eller detektoren. Videre kan aldring forandre overføringsegenskapene for de optiske kabler og de koblinger som forbinder disse kabler med hverandre og derved innføre andre kilder for avdrift. Som en følge derav og selv om omvandlerens målefølsomhet er stor, begrenser disse instabiliteter og forandringer anvendelsen av disse omvandlere til prosesstyringsanvendelser,

hvor det ikke er påkrevet med moderat opp til stor måle-nøyaktighet og mulighet for gjentagelse.

Disse problemer kan avhjelpes i en viss grad ved periodisk ny kalibrering av disse omvandlere. Slik ny kalibrering etter installasjon vil helt sikkert øke arbeids-omkostningene. Dertil kommer at ved anvendelser for prosess-styring, hvor sendere er installert i fjerntliggende stasjoner, kan periodisk ny kalibrering ikke alltid være mulig når behov oppstår fordi tilgjengelighet til disse fjerntliggende følere er begrenset, f.eks. ved klimatiske betingelser.

I US patent nr. 4 249 076 er beskrevet en optisk måleinnretning, hvor en del av det modulerte signal anven-

des som et tilbakekoblings-styresignal for å sikre et konstant

utgangsnivå fra lyskilden. Imidlertid avhjelper denne innretning fortsatt ikke de vanskeligheter som kan oppstå ved instabiliteter i lysdetektorene eller i de optiske kabler. Videre er det modulerte signal oppdelt og overført samtidig gjennom minst to optiske kabler til respektive målingsdetek-torer tilkoblet hver kabel. Denne anordning krever at disse to (eller fler) optiske kabler har tilpassede optiske egen-skaper og arbeidsmåter slik at nøyaktige målinger kan avledes fra det modulerte signal frembragt av føleren. Anvendelsen av flerdobbelte parallelle baner vil øke kildene for avdrift som skadelig påvirker omvandlerens opptreden. Dessuten kan, ved anvendelser som krever en føler anordnet i en fjerntliggende stasjon, de skadelige virkninger av disse kilder for avdrift øke etter hvert som lengdene av de parallelle baner økes.

Det er derfor et behov for en forbedring av fiberoptiske omvandlere, særlig i slike prosesstyringsanvendelser hvor der er moderat til store krav til nøyaktighet og mulig-heten for å gjenta målinger.

De ovennevnte ulemper og begrensninger for tidligere kjente innretninger til føling av posisjonen av en bevegelig elementføler avhjelpes ved anordningen av et nytt og forbedret apparat laget i samsvar med læren i foreliggende oppfinnelse. I den foretrukne utførelse av søkernes oppfinnelse blir første og andre stråler av lys frembragt med forskjellig bølgelengde påtrykt en optisk fiber og overført til et filter som befinner seg i nærheten av føleren. Filteret og det bevegelige element i føleren samvirker med hverandre for modulering av intensiteten av den første stråle i samsvar med stillingen av det bevegelige element og omdanner derved den første stråle til en målestråle som fremkommer ved filterets utgangstrinn. Da filteret er innrettet for å føre den annen stråle gjennom samme upåvirket av det bevegelige element, arbeider filteret også for å omdanne den annen stråle til en referansestråle som fremkommer ved filterets utgangstrinn. En første optisk detektor tilkoblet den optiske fiberkabel arbeider som en reaksjon på den første og andre stråle for å generere første og andre utgangssignaler som er proporsjonale med de detekterte intensiteter av de to stråler som overføres til filteret. En annen optisk detektor tilkoblet utgangstrinnet for filteret frembringer tredje og fjerde utgangssignaler som er proporsjonale med de detekterte intensiteter av måle- og referansestrålene. En demodulatorkrets koblet for å motta de fire utgangssignaler frembragt av de to detektorer, arbeider for å frembringe et signal som er representa-tivt for stillingen av det bevegelige element ut fra en foreskrevet kombinasjon av disse fire utgangssignaler.

Den annen stråle og dens resulterende referansestråle benyttes i søkernes oppfinnelse til å kompensere for de virkninger som de optiske baner i omvandleren har på intensitetene av den første stråle og dens resulterende målestråle. Denne innvendige referanseanordning tillater også kompensering av eventuelle variasjoner (som kan opptre etter kalibrering) av overføringsegenskapene for disse optiske baner, slik at den modulerte intensitet bare representerer den som frembringes ved samvirket mellom filteret og det bevegelige element. Følgelig avhjelper foreliggende oppfinnelse problemene med overføringsbanen som tidligere er nevnt for omvandlere tilhørende teknikkens stand.

Den foretrukne utførelse er også innrettet for generering av den første og annen stråle som kortvarige pulser av lys som avvekslende påtrykkes den optiske fiberkabel.

Da der er meget liten tid for den ene eller annen av lysdetektorene til avdrift av følsomheten under hver av tidsperio-dene (syklusene), under hvilke stillingsmålingene foretas,

vil kombinasjonen av dette pulstrekk med anvendelsen av den innvendige referanseanordning i det vesentlige eliminere problemene som er omtalt tidligere, hvor instabilitetene skadelig påvirker omvandlermålingens nøyaktighet og mulighet for gjentagelse.

Filteret som anvendes i den foretrukne utførelse av foreliggende oppfinnelse, har to motsatt anordnede raster-konstruksjoner. Disse konstruksjoner inkluderer to optisk transparente substrater, hvorav ett substrat er stasjonært montert og det annet substrat er forbundet med det bevegelige element i føleren og innrettet for å bli forskjøvet i forhold til det ene substrat i samsvar med forandringer av stillingen av det bevegelige element. På en motstående flate av hvert substrat er utformet en rekke adskilte rasterstrimler som er laget av et materiale som er ugjennomsiktig for, absorberer eller reflekterer den første lysstråle og som ikke samvirker med den annen lysstråle. Forandringer i posisjonen av det bevegelige element forandrer den relative innstilling på linje av rasterstrimlene i en konstruksjon i forhold til de transparente mellomrom mellom rasterstrimlene i den annen konstruksjon. Derfor kan mengden av den første lysstråle som tillates å gå gjennom konstruksjonene, styres og moduleres i samsvar med stillingen av det bevegelige element. Den annen lysstråle som er i det vesentlige ikke modulert ved inn-stillingen av strimlene, går gjennom konstruksjonene og blir referansestrålen.

Et filter anvendt i en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse inkluderer et tofarget belegg og arbeider ikke bare for å slippe gjennom den første lysstråle for på-føring på det bevegelige element, men også for å reflektere den annen lysstråle bort fra det bevegelige element. Da den er nær inntil filteret samvirker føleren med filteret for å modulere intensiteten av den første lysstråle i samsvar med stillingen av et bevegelig element og derved frembringer den målestrålen. Den annen lysstråle som ikke påvirkes av det bevegelige element, omvandles av filteret til referansestrålen.

De ovenfor beskrevne og ytterligere trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil forstås bedre ut fra følgende beskrivelse under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er et blokkskjerna av en utførelse av en forskyvnings-målende innretning med optiske fibre laget i samsvar med læren i foreliggende oppfinnelse, fig. 2 er et riss delvis i snitt av den foretrukne utførelse av filteret vist på fig. 1, hvor det er anvendt motstående Moiré-rastere, fig. 3 er en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse, hvor filteret på fig. 1 inkluderer et tofarget materiale og bare en optisk kabel er forbundet mellom elementene som befinner seg i en sentral stasjon og elementene som befinner seg i en fjerntliggende stasjon, fig. 4 er en tredje utførelse av foreliggende oppfinnelse som anvender en stasjonær referanseflate,

og fig. 5 er en fjerde utførelse av foreliggende oppfinnelse

med et filter som inkluderer fire individuelle optiske baner for føring av lysstråler mellom filteret og føleren som er vist på fig. 1.

Fig. 1 viser i form av et blokkdiagram en fiberoptisk omvandler 8 laget i samsvar med læren i foreliggende oppfinnelse. En dobbelt lyskilde 10 er forbundet med en kobling 12 som er en konvensjonell innretning for forbindelse av optiske fiberkabler 13 og 14 med optiske fiberkabler 15

og 16. Den optiske kabel 15 forbinder grenen C av koblingen 12 med kildedetektoren 20 og den optiske kabel 16 forbinder grenen D med inngangstrinnet på et filter 18. Utgangstrinnet på filteret 18 er koblet til en måledetektor 22 ved hjelp av en optisk fiberkabel 23. Demodulatorkretsen 24 er koblet for mottak av de fire utgangssignaler som genereres av kildedetektoren 20 og måledetektoren 22.

En føler 25 samvirker med filteret 18 og er innrettet for å omdanne på konvensjonell måte en fysikalsk variabel som skal måles, til bevegelse av et bevegelig element (ikke vist) på føleren. Da følere av den type som anvendes i foreliggende oppfinnelse, er velkjent på området for prosess-styring, skal det her ikke gis noen detaljert beskrivelse av konstruksjonen og virkemåten for slike følere. Det skal imidlertid forstås at posisjonen av det bevegelige element er representativ for størrelsen av den fysikalske variable.

Lyskilden 10 omfatter kilder 26 og 28 som genererer lysstråler 1 resp. 2. Hver av disse stråler produseres med en på forhånd bestemt bølgelengde som avviker fra hverandre, men ligger tilstrekkelig tett inntil hverandre slik at overførin-gene (ved hver av de to bølgelengder) av de optiske fiberkabler som overfører disse stråler, er i det vesentlige like. Kildene 2 6 og 28 styres ved hjelp av en styrekrets 30 slik

at lysstrålene 1 og 2 fortrinnsvis produeres som en strøm av pulser som avvekslende påtrykkes koblingen 12. M.a.o. er produksjonen av de to stråler synkronisert for å tillate pulser av strålen 1 å bli påtrykt koblingen 12 mellom påtrykte pulser av strålen 2. Denne anordning tillater konstruksjon av kildedetektoren 20 med et enkelt detekteringselement for måling av amplituden av hver puls som fremkommer på detektoren.' Trekket med et enkelt detekteringselement er ønskelig fordi

en slik anordning unngår de problemer som hører til anvendelsen av to eller flere detekteringselementer som må til-passes hverandre og som kan innføre ytterligere kilder for avdrift.

Koblingen 12 er slik anordnet at et optisk signal som påtrykkes grenen A (eller grenen B) vil bli delt likt i to signaler, hvorav det ene fremkommer i grenen C og det annet fremkommer samtidig i grenen D, med et ubetydelig signal opptredende i grenen B (eller grenen A.) . Derfor arbeider koblingen 12 for oppdeling av strålen 1 i stråler 1A og 1B

og strålen 2 i stråler 2A og 2B. Kildedetektoren 2 0 vil ved mottagingen av strålen 1A generere et signal D (S1) med en amplitude lik den detekterte (målte) intensitet av strålen 1A. På tilsvarende måte genereres et signal D (S2) som har en amplitude lik den detekterte intensitet av strålen 2A.

Filteret 18 arbeider for å produsere en målestråle 1B' ved modulering (på en måte som skal beskrives senere) av intensiteten for strålen 1B i samsvar med stillingen av det bevegelige element i føleren. Målestrålen 1B' overføres gjennom kabelen 23 til måledetektoren 22 som genererer signalet D (M1) med en amplitude lik den detekterte intensitet av strålen 1B'. Filteret 18 er også anordnet for å føre strålen 2B gjennom samme for å produsere referansestrålen 2B' som ikke påvirkes av funksjonen av føleren 25. Måledetektoren 22 koblet for mottak av referansestrålen 2B<1>genererer et signal D (M2) med en amplitude lik den detekterte intensitet av referansestrålen 2B'. Da pulser av strålene 1B og 2B avvekslende påtrykkes filteret 18, blir målestrålen 1B" og referansestrålen 2B' avvekslende overført til måledetektoren 22. Tilsvarende er detektoren 22 også konstruert med bare ett detekteringselement og har de samme fordeler som kildedetektoren 20.

Et styresignal CS overført til demodulatorkretseri 24 produseres av styrekretsen 30 med en karakteristikk som varierer mellom to tilstander. En tilstand representerer det tilfelle hvor en puls av lysstrålen 1 genereres og overføres til koblingen 12. Den annen tilstand representerer det tilfelle hvor en puls av lysstrålen 2 genereres og overføres til koblingen 12. Denne anordning tillater demodulatorkretsen 24 å skille signalet D(S1) fra D(S2) og signalet D(M1) fra D(M2), slik at disse signaler kan kombineres på en måte som skal beskrives.

Det skal bemerkes at filteret 18 og føleren 25 fortrinnsvis er fjernt anbragt fra en sentral stasjon, hvor de øvrige elementer er montert. Som et resultat av dette representerer den brutte linje på fig. 1 adskillelsen mellom den sentrale og de fjerntliggende stasjoner.

Med henvisning til fig. 2 er vist et delvis gjen-nomskåret riss av filteret 18 og føleren 25. En optisk linse 50 koblet til kabelen 16 er en innretning som er velkjent på dette område for ekspansjon av den forholdsvis smale stråle som mottas fra kabelen 16, til en bred kollimert lysstråle som er vist som en rekke parallelle piler. Den optiske linse 52 forbundet med kabelen 2 3 er en konvensjonell dekollime-ringslinse som arbeider på motsatt måte av den for linsen 50 for konse.ntrering av en relativt bred stråle til en smal stråle for påtrykking på kabelen 23.

Filteret 18 inkluderer to optisk transparente substrater 54 og 56 som er forskyvbare på linje med og paral-lelt med hverandre. På flaten 55 av substratet 54 er en rekke adskilte horisontale strimler (staver) 58 som danner et ras-termønster med transparente mellomrom mellom stavene. På lignende måte er det på flaten 59 av substratet 56 anbragt en tilsvarende rekke horisontale strimler 60.

Rastermønstrene er generelt kjent som Moiré eller Ronchi rastere. Hver av rasterstrimlene er laget av et materiale som sperrer (fortrinnsvis ved å være ugjennomsiktig, absorberende eller reflekterende) strålen 1B og slipper gjennom strålen 2B. Substratet 58 er ubevegelig festet på

et stasjonært element 64 og substratet 56 er festet på en bevegelig membran 62 på føleren 25. Føleren 25 er i foreliggende utførelse en trykkføler som reagerer på et påført trykk P ved å bevege membranen 62 og substratet 56 festet til samme enten oppover eller nedover. Forskyvning av membranen 62 over hele området holdes mindre enn avstanden mellom rasterstrimlene for å unngå tvetydige ..avlesninger.

Da membranens 62 posisjon representerer størrelsen av det påførte trykk P, representerer således den relative innstilling av Moiré-rasterne det påførte trykk. Som en ytterligere forklaring, hvis rasterne ligger på linje slik at strimlene av et raster ligger overfor mellomrommene mellom strimlene i det annet raster, er i det vesentlige hele lysstrålen 1B blokkert mot overføring til måledetektoren 22. Som det kan ses vil andre innstillinger føre til at forskjellige mengder av strålen 1B blir ført gjennom filteret 18 og derved intensitetsmodulert for å danne målestrålen 1B' for over-føring til måledetektoren 22. Lysstrålen 2B ført gjennom filteret 18 uten å være modulert av rastrene blir lysstrålen 2B' som overføres til måledetektoren 22. Imidlertid, selv om lysstrålen 2B og referansestrålen 2B<1>er uavhengige av føleren 25, påvirkes de av overføringsfaktorer (transmittanser) fra alle elementene i omvandleren 8 i samme utstrek-ning som lysstrålen 1B og målestrålen 1B'. I samsvar med dette tjener lysstrålen 2B og referansestrålen 2B<1>som en innvendig referanse som kan anvendes for eliminering av over-førings virkninger som de optiske baner har på lysstrålen 1B og dens resulterende målestråle 1B<1>.

Posisjonen av membranen 62 bestemmes av omvandleren 8 over en på forhånd fastlagt kombinasjon av signalene D(S1), D(S2), D(M1) og D(M2) generert av kildedetektoren 20 og måledetektoren 22. En forklaring og utledning av denne på forhånd bestemte kombinasjon skal nå vises i forbindelse med fig. 1 og 2.

De fire signaler er beskrevet med følgende ligninger:

hvor: D(S1) og D(S2) er intensitetene for lysstrålene 1A og 2A som treffer kildedetektoren 20; D(M1) og D(M2) er intensitetene av målestrålen 1B' og referansestrålen 2B' som treffer måledetektoren 22;

I(S1) og I(S2) er intensitetene av strålene 1 og 2 generert av lyskildene 2 6 og 28 og

påført inngangen for kablene 13 og 14;

T1, T2, T3, T4 og T5 er transmittanser (over-føringsfaktorer) for optiske fiberkabler respektive 13, 14, 15, 16 og 23;

Tc(AC), Tc(AD), Tc(BC) og Tc(BD) er transmittansene for koblingen 12 for de optiske baner angitt i parenteser, f.eks. Tc(AD) er transmittansen for banen som inkluderer og forbinder grenen A og grenen D; og T(M1) og T(M2) er transmittansene for filteret 18 for lysstråler 1B hhv. 2B, T(M1) forandres i samsvar med driften av føleren 25 og T(M2) er i det vesentlige konstant i verdi.

Ved å dividere forholdet mellom ligningene (3) og (4) med forholdet mellom ligningene (1) og (2), og fjerne de felles uttrykk i den resulterende teller og nevner, avledes ligning (5) :

Imidlertid kan koblingen 12 lages slik at: hvilken kan forandres til:

Ved innsetning av ligning (7) i ligning (5) fremkommer en forenklet ligning (8):

Høyre side av ligning (8) angir et forhold mellom de to overføringsfaktorer (transmittanser) for filteret 18 for lysstrålene 1B og 2B. Da rasterstrimlene for filteret 18 er hovedsakelig transparente for lysstrålen 2B, er transmittansen T(M2) hovedsakelig konstant i verdi og kan bestemmes empirisk. Imidlertid varierer transmittansen T(M1) i verdi i samsvar med stillingen av membranen 62. Verdien av transmittansen T(M1) kan kalibreres såsom ved empiriske metoder til stillingen av membranen 62 som representerer størrelsen av trykket P. Som et resultat kan verdien av forholdet på høyre side av ligning (8) også kalibreres til stillingen av membranen 62.

For søkernes oppfinnelse er ikke måling av transmittansen T(M1) påkrevet fordi venstre side av ligning (8) viser en foreskrevet kombinasjon av de fire utgangssignaler frembragt av detektorene 2 0 og 2 2 for bestemmelse av membra-ens 62 posisjon.

Demodulatorkretsen 24 (vist på fig. 1) funksjone-rer for å kombinere disse signaler i samsvar med den foreskrevne kombinasjon angitt av venstre side av ligning (8). Som et resultat genereres et stillingssignal PS med en amplitude som kan kalibreres til stillingen av membranen 62 og derfor representerer størrelsen av trykket P som måles av føleren 25.

Det må forstås at den foreskrevne kombinasjon også kompenserer for utgangsvariasjoner i kildene 2 6 og 2-8 såvel som for gjengivelsesforandringer i detektorene 20 og 22. Som ytterligere forklaring i form av et eksempel, hvis kilden 2 6 plutselig produserer en puls som er 10% redusert i intensitet, ville intensiteten av strålene 1A og 1B' og amplitudene for signalene D(S1) og D(M1) likeledes være redusert med 10%. Da den foreskrevne kombinasjon inkluderer forholdet D(M1)/D(S1), kan det ses at den prosentvise reduksjon av amplituder for disse to signaler opphever hverandre. På lignende måte, hvis den ene eller begge detektorer 20 og 22 skulle få avdrift, ville de resulterende forandringer i signalene produsert av hver av disse detektorer oppheve hverandre fordi den foreskrevne kombinasjon inkluderer forholdene D(M1)/D(M2) og D(S2) /D(S1) .

Fig. 3 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse, hvor en sentral stasjon inkluderer lyskilden 10, optiske koblinger 12 og 70, kildedetektoren 20, måledetektoren 22, demodulatorkretsen 24, en del av kabelen 16

og kablene 13, 14, 15, 72 og 74. Koblingen 70 er en konvensjonell innretning til forbindelse av kablene 13 og 14 med den optiske fiberkabel 72. Et optisk signal påtrykt grenen E (eller grenen F) vil bli overført til grenen G med et ubetydelig signal som kommer frem i grenen F (eller grenen E).

I en fjerntliggende stasjon befinner seg et filter 80, idet en annen del av kabelen 16 og føleren 84 har et bevegelig element 86. Filteret 80 montert ved enden av kabelen 16

for å være nær føleren 8 4 inkluderer et tofarget belegg laget av et materiale som slipper gjennom strålen 1B for påføring på elementet 86. Elementet 86 som har en reflekterende overflate, sender tilbake en del av strålen 1B gjennom filteret 80 som målestråle 1B<1>for overføring gjennom kabelen 16. Da avstanden mellom elementet 86 og filteret 80 påvirker mengden av lys som vil bli sendt tilbake gjennom filteret 80 som målestråle 1B<1>, er derfor intensiteten av målestrålen 1B<1>modulert ved stillingen av elementet 86.

Det tofargede material er også slik valgt at det har egenskapen å reflektere lysstrålen 2B umiddelbart inn i kabelen 16 uten at strålen påvirkes av føleren 84. Referansestrålen 2B' blir derved dannet og overført gjennom kabelen 16 til koblingen 12. Som beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 1, måler kildedetektoren 20 de respektive intensiteter av lysstrålene 1B og 2B ved å måle lysstrålene 1A og 2A og måledetektoren 22 måler intensiteten av målestrålen 1B' og referansestrålen 2B'. De fire intensitetsmålinger kombineres deretter av demodulatorkretsen 24 som gir et posisjonssignal PS. Det må fremheves at denne annen utførelse bare inkluderer en optisk kabel 16 for føring av signaler mellom den sentrale og de fjerntliggende stasjoner, mens utførelsen beskrevet og vist på fig. 1 krever to optiske kabler 16 og 23. Denne annen anordning bevarer derfor antallet optiske kabler mellom stasjonene og er nyttig for anvendelser med mange omvandlere for å redusere antallet optiske kabler.

Fig. 4 viser en alternativ utformning for filteret anvendt i foreliggende oppfinnelse. Filteret 90 er anordnet som en konvensjonell strålekløver og inkluderer et tofarget belegg i samme laget av et materiale som slipper igjennom lysstrålen 1B til den optiske kabel 94 og avleder lysstrålen 2B til den optiske kabel 96. Når lysstrålen 1B påtrykkes den reflekterende overflate av det bevegelige element 86, blir en del av denne stråle ført tilbake gjennom kabelen 94 og filteret 90 til kabelen 16 som målestrålen 1B'. Det må erindres at posisjonen av det bevegelige element 8 6 bestemmer intensiteten av målestrålen 1B<1>som påtrykkes kabelen 16. Når lysstrålen 2B påtrykkes en reflekterende overflate på det stasjonære referanseelement 102, blir en del av denne stråle ført tilbake gjennom kabelen 9 6 og filteret 90 til kabelen 16 som referansestråle 2B'.

Ovenstående anordning gjør det mulig å påføre begge lysstråler 1B og 2B på tilsvarende tilhørende reflekterende overflater slik at målestrålen 1B' og referansestrålen 2B' produseres med hovedsakelig samme numeriske åpninger. Denne anvendelse er særlig nyttig f.eks. når kabelen 16 har mange bøyninger. Som ytterligere forklaring, hvis differansen mellom de numeriske åpninger av de to stråler som påtrykkes kabelen, er vesentlig, vil de mange bøyninger av kabelen 16 sannsynligvis påvirke hver stråle forskjellig. Dette resultat er uønsket fordi foreliggende oppfinnelse byg-ger på den tilstand at de optiske baner påvirker både måle-og referansestrålene på tilsvarende måte. Således eliminerer utformningen vist på fig. 4 i det vesentlige enhver skadelig virkning som kan oppstå hvis kabelen 16 må installeres med mange bøyninger.

Det må bemerkes at omvandlerne vist på fig. 3 og

4 begge har en optisk kabel mellom de fjerntliggende og sentrale stasjoner. Hvis denne kabel var lang og i virkelig-heten installert med mange forbindelser, vil omvandlerens nøyaktighet bli nedsatt fordi disse forbindelser innfører diskontinuiteter i overføringsbanen som gir uønskede tilbakerefleksjoner mellom den fjerntliggende og den sentrale stasjon. Disse uønskede refleksjoner gir forstyrrende lys ved måledetektoren 22 som ikke har tilknytning til posisjonen av føleren og derfor fører til målingsfeil.

Fig. 5 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse som eliminerer problemene i forbindelse med ovennevnte tilbakerefleksjoner. I denne utførelse overfører kabelen 16 lysstrålene 1B og 2B, kabelen 23 overfører målestrålen 1B<1>og referansestrålen 2B', den optiske fiberkabel 110 mottar målestrålen 1B' produsert ved samvirke mellom lysstrålen 1B og det bevegelige element 8 6 i føleren 100, og den optiske fiberkabel 112 mottar referansestrålen 2B<1>produsert ved samvirke mellom lysstrålen 2B og det stasjonære referanseelement 102. Den optiske kobling 114 er en konvensjonell innretning til forbindelse av kablene 110 og 112 med kabelen 23. Da anordningen vist på fig. 5 inkluderer sepa-rate optiske baner for overføring av stråler i hver retning, vil tilbakerefleksjonene ikke forstyrre måleoperasjonen for omvandleren.

Endelig, selv om de kvantitative ligninger tilsvarende ligningene (1) til og med (4) som beskriver funk-sjonene av hver av utførelsene vist på fig. 3 til og med 5, alle medfører ytterligere faktorer, såsom reflektiviteter av filteret 9 og de bevegelige overflater av følerne 84 og 100, kan det vises at den målte stilling av det bevegelige element 8 6 fortsatt bestemmes ut fra den foreskrevne kombinasjon vist på venstre side av ligning (8). Derfor er kildedetektoren 20, måledetektoren 22 og demodulatorkretsen 24 som benyttes i utførelsene vist på fig. 1 og 2, også anvendt for de andre utførelser av søkernes oppfinnelse vist på fig. 3 til og med 5.

Claims (19)

1 . Apparat anvendelig for detektering av stillingen av et bevegelig element i en føler, karakterisert ved fiberoptiske overføringsorganer med en ende nær inntil det bevegelige element, lyskildeorganer tilkoblet fiberorganene på et sted fjernt fra nevnte ene ende, hvilke kildeorganer er virksomme for påtrykking på fiberorganene av første og andre lysstråler som har respektive foreskrevne første og andre bølgelengder og som overføres gjennom f iber-organene mot det bevegelige element, første detektororganer forbundet med lyskildeorganene for generering av første og andre utgangssignaler som er proporsjonale med de tilsvarende intensiteter av de første og andre lysstråler, moduleringsorganer tilkoblet nevnte fiberorganer for modulering av intensiteten av den første lysstråle i samsvar med stillingen av det bevegelige element for å frembringe en målestråle, hvilke moduleringsorganer er innrettet for overføring gjennom dem av den annen lysstråle hovedsakelig upåvirket av det bevegelige element langs en bane som er i det vesentlige den samme som den som gjennomløpes av den første lysstråle og nevnte målestråle for å frembringe en referansestråle, andre detektororganer forbundet for mottak av både nevnte måle- og referansestråle og virksomme for å produsere tredje og fjerde utgangssignaler som er proporsjonale med de tilsvarende intensiteter av måle- og referansestrålene, hvor de første til og med fjerde utgangssignaler kan anvendes når de er kombinert i samsvar med kjente fysikalske prinsipper for å få en måling av stillingen av det bevegelige element.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at lyskildeorganene produserer pulser av første og andre lysstråler, idet en puls av en lysstråle produseres med en på forhånd fastlagt tidsforsinkelse i forhold til en puls av den annen lysstråle.

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at lysstråleorganene påtrykker pulser av første og andre lysstråle avvekslende på nevnte fiberorganer.

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at lyskildeorganene og de første og andre detektororganer er anbragt på en sentral stasjon og filterorganene og følerne er anbragt i en annen stasjon fjernt fra den sentrale stasjon.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at nevnte annet detektororgan er tilkoblet fiberorganene og en bane i fiberorganene benyttes for overføring av første og andre lysstråler til det bevegelige element såvel som for overføring av måle- og referansestrålene til de andre detektororganer .

6. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at fiberorganene inkluderer en første bane for over-føring av nevnte første og andre lysstråler mot det bevegelige element og en annen bane for overføring av måle- o^ referansestrålene til det annet detektororgan.

7. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte moduleringsorganer omfatter stasjonære bære-organer, rasterorganer inklusive to optisk transparente plane substrater som er forskyvbare overfor hverandre, idet et substrat er montert på bæreorganene og det annet substrat er tilkoblet det bevegelige element, og første og andre inn-byrdes på linje liggende rastere dannet respektive på nevnte to substrater, hvor hvert av rasterne inkluderer adskilte staver som hver er laget av et materiale som blokkerer nevnte første lysstråle og overfører nevnte annen lysstråle, idet apparatet er slik innrettet at forandringer i stillingen av det bevegelige element forandrer den relative innstilling av de adskilte staver i det første og annet raster og derved modulerer intensiteten av den første lysstråle og nevnte moduleringsorganer slipper gjennom den annen lysstråle hovedsakelig upåvirket av stillingen av det bevegelige element.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at lyskildeorganene produserer pulser av nevnte første og annen lysstråle, idet en puls av en lysstråle produseres med en på forhånd fastlagt tidsforsinkelse i forhold til en puls av den annen lysstråle.

9. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at lyskildeorganene påtrykker pulser av nevnte første og annen lysstråle avvekslende på nevnte fiberorganer.

10. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at lysstråleorganene og nevnte første og andre detektororganer er anbragt ved en sentral stasjon og nevnte føler og-nevnte moduleringsorganer er anbragt ved en annen stasjon fjernt fra nevnte sentrale stasjon.

11. Apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at lyskildeorganene påtrykker pulser av nevnte første og annet lysorgan avvekslende på nevnte fiberorganer.

12. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at moduleringsorganet inkluderer et tcfarget materiale som tillater første lysstråle å passere gjennom dette for etterfølgende modulering ved hjelp av det bevegelige element og som reflekterer den annen lysstråle bort fra det bevegelige element.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at føleren dessuten inkluderer et referanseelement som kan gjøres virksomt med moduleringsorganene for modulering av den annen lysstråle slik at den produserer referansestrålen med en numerisk åpning hovedsakelig lik den for målestrålen.

14. Apparat ifølge krav 13, karakterisert ved at lyskildeorganene påtrykker pulser av nevnte første og andre lysstråle avvekslende på fiberorganene.

15. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved at lyskildeorganene og de første og andre detektororganer er anbragt ved en sentral stasjon og føler- og moduleringsorganene er anbragt ved den annen stasjon fjernt fra den sentrale stasjon.

16. Apparat ifølge krav 15, karakterisert ved at fiberorganene inkluderer en første bane for over-føring av nevnte første og andre lysstråle mot nevnte bevegelige element.og en annen bane for overføring av måle- og referansestrålene til de andre detektororganer.

17. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at lyskildeorganene påtrykker pulser av nevnte første og andre lysstråler avvekslende på nevnte fiberorganer.

18. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at lyskildeorganene produserer pulser av nevnte første og andre lysstråler, idet en puls av en lysstråle produseres, med en på forhånd bestemt tidsforsinkelse i forhold til en puls av den annen lysstråle.

19. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at lyskildeorganene og nevnte første og andre detektororganer er anbragt ved en sentral stasjon og filterorganene og føleren er anbragt ved den annen stasjon fjernt fra sentralstasjonen.