NO860026L - IMPROVED FIBEROPTICAL REMOVAL SENSOR. - Google Patents

IMPROVED FIBEROPTICAL REMOVAL SENSOR.

Info

Publication number
NO860026L
NO860026L NO860026A NO860026A NO860026L NO 860026 L NO860026 L NO 860026L NO 860026 A NO860026 A NO 860026A NO 860026 A NO860026 A NO 860026A NO 860026 L NO860026 L NO 860026L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
resonant element
resonant
radiant energy
energy
oscillating
Prior art date
Application number
NO860026A
Other languages
Norwegian (no)
Inventor
Everett O Olsen
Christopher R Brown
Gordon W Chitty
Original Assignee
Foxboro Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foxboro Co filed Critical Foxboro Co
Publication of NO860026L publication Critical patent/NO860026L/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/22Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
    • G01K11/26Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of resonant frequencies
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/268Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/024Means for indicating or recording specially adapted for thermometers for remote indication
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/10Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings
    • G01L1/103Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings optical excitation or measuring of vibrations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring 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
    • G01L9/0001Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
    • G01L9/0008Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
    • G01L9/001Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of an element not provided for in the following subgroups of G01L9/0008
    • G01L9/0011Optical excitation or measuring
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring 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
    • G01L9/0001Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
    • G01L9/0008Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
    • G01L9/0013Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a string
    • G01L9/0014Optical excitation or measuring of vibrations

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører fagområdet fiberoptisk baserte kommunikasjons- og måleapparater, og mer spesielt lysstimulerte, oscillerende resonanselementapparater for måling av fysikalske parametre. The present invention relates to the field of fibre-optic based communication and measuring devices, and more particularly light-stimulated, oscillating resonant element devices for measuring physical parameters.

Visse definisjoner er nødvendig for å gi klarhet ogCertain definitions are necessary to provide clarity and

lette forståelsen av foreliggende oppfinnelse. Slik det benyttes her innbefatter "strålingsenergi" såvel koherent som inkoherent energi med en bølgelengde mellom 1000 og 100 000 Ångstrøm, og spesielt innbefattende infrarød energi, ultra-fiolett energi og energi i området for synlig lys. Slijc strålingsenergi kan beskrives som "stø" eller "kontinuerlig bølge" facilitate the understanding of the present invention. As used herein, "radiation energy" includes both coherent and incoherent energy with a wavelength between 1000 and 100,000 Angstroms, and in particular includes infrared energy, ultra-violet energy and energy in the visible light range. Slijc radiant energy can be described as "shock" or "continuous wave"

("CW") for å skille den fra strålingsenergisignaler som er modifisert til å bære informasjon. "Modulasjon" benyttes generelt her, og er beregnet på å angi en prosess med hensyn til modifisering av visse egenskaper ved en bærer slik at den varierer i trinn med øyeblikksverdien til et annet signal og spesielt amplitudemodulasjon. Den "stø" strålingsenergi som omtales her, er strålingsenergi med i det vesent- ("CW") to distinguish it from radiant energy signals that have been modified to carry information. "Modulation" is generally used here, and is intended to denote a process with regard to the modification of certain characteristics of a carrier so that it varies in step with the instantaneous value of another signal and in particular amplitude modulation. The "steady" radiation energy referred to here is radiation energy with essentially

lige konstante intensitetsnivåer; dvs. uten korttidsvariasjoner i intensitet og med en i det vesentlige uforanderlig spektral-fordeling. Med hensyn til lyssignalet som bærer informasjon, benyttes uttrykkene "lukket" og "avbrutt" for å vise til modulert lys såvel som mekanismen med hvilken modulasjon finner sted. "Fluid" innbefatter gasser og/eller væsker. Uttrykket "forsølvet" benyttes artsmessig for å beskrive equal constant intensity levels; i.e. without short-term variations in intensity and with an essentially unchanged spectral distribution. With regard to the light signal that carries information, the expressions "closed" and "interrupted" are used to refer to modulated light as well as the mechanism by which modulation takes place. "Fluid" includes gases and/or liquids. The term "silver plated" is used to describe species

et reflekterende metall iseringsbelegg eller dets ekvivalent. "Delvis forsølvet" benyttes for å beskrive et slikt belegg med overførings- og refleksjonsegenskaper som kan være høye i forhold til hverandre. Uttrykket "kraft" benyttes for å beskrive enhver fysikals parameter eller fenomen som er i stand til å bevege et legeme eller modifisere dets bevegelse, og spesielt innbefatter uttrykket trykk og enhver parameter eller fenomen som er i stand til å omdannes til trykk. Uttrykket "motor" benyttes i bred forstand, dvs. beskriver en innretning som beveger en gjenstand. Uttrykket "transduktor" benyttes for å beskrive en innretning for omdannelse av energi fra en form til en annen, og slik det benyttes her beskriver uttrykkene "opto-elektrisk transduktor" og a reflective metallization coating or its equivalent. "Partially silvered" is used to describe such a coating with transmission and reflection properties that can be high in relation to each other. The term "force" is used to describe any physical parameter or phenomenon capable of moving a body or modifying its motion, and in particular the term pressure includes any parameter or phenomenon capable of being converted into pressure. The term "motor" is used in a broad sense, i.e. describes a device that moves an object. The term "transducer" is used to describe a device for converting energy from one form to another, and as used here the terms "opto-electric transducer" and

"elektro-optisk transduktor" mer spesielt den klasse innretninger som kan anvendes for omdannelse av strålingsenergi til elektrisk energi, og elektrisk energi til strålingsenergi. "Utkragende bjelke" viser til den klasse mekaniske eller andre sensorer hvor et bjelkeelement er festet ved en av sine ender og som kan bli bragt i resonans. Slike utkragende bjelkeelementer kan være hule, i hvilket tilfelle de betegnes " resonanshulbjelke"-elementer eller -konstruksjoner. "electro-optical transducer" more particularly the class of devices that can be used for the conversion of radiant energy into electrical energy, and electrical energy into radiant energy. "Cantilever beam" refers to the class of mechanical or other sensors where a beam element is attached at one of its ends and which can be brought into resonance. Such cantilever beam members may be hollow, in which case they are termed "resonant hollow beam" members or structures.

Etter hvert som fordelene ved fiberoptisk basert kommunikasjon og styring av industrielle prosesser blir mer kjent, er en økende vekt blitt lagt på forskjellige metoder for enkel, billig og pålitelig kommunikasjon med lavnivå-strålingsenergi via fiberoptikk til sensorstedet for å utføre den ønskede måling, og retur av målingsinformasjonen på fiberoptiske baner til styrings- og målestedet. Blant de mange problemer konstruktørene står overfor ved slike prosess-styresystemer, er behovet for få, optiske lavlysnivå-baner og metoder for nøyaktig og pålitelig gjennomføring av målingene på en slik måte at den utledede målingsinformas jon kan bli nøyaktig kommunisert ved hjelp av fiberoptiske signaler. As the benefits of fiber-optic based communication and control of industrial processes become more widely known, increasing emphasis has been placed on various methods for simple, inexpensive, and reliable communication of low-level radiant energy via fiber optics to the sensor site to perform the desired measurement, and return of the measurement information on fiber optic paths to the control and measurement location. Among the many problems that designers face with such process control systems is the need for few, low-light optical paths and methods for accurately and reliably carrying out the measurements in such a way that the derived measurement information can be accurately communicated using fiber optic signals.

Det er velkjent at resonansfrekvensen for en stramIt is well known that the resonant frequency of a tight

tråd er en funksjon av strekket på tråden. Det er også erkjent at et kraftmåleinstrument kan være basert på dette forhold ved å bringe tråden til å vibrere mens den er strukket ved hjelp av en ukjent kraft som utøves derpå og måling av vibra-sjonsfrekvensen, slik som i US patent nr. 4 329 775. Tilsvarende er det kjent at ved å utsette det indre av en vibrerende hul bjelkekonstruksjon for trykkvariasjoner vil dennes resonansfrekvens bringes til å variere i samsvar med eller i samme forhold som trykkvariasjonene. På området fiberoptisk teknikk er det kjent at et vibrerende element som delvis blokkerer lysbanen på en periodisk måte mellom to innrettede fiberoptiske elementer, vil "lukke" for lyset som passerer langs det andre fiberoptiske element. thread is a function of the tension on the thread. It is also recognized that a force measuring instrument can be based on this relationship by causing the wire to vibrate while it is stretched by means of an unknown force applied thereto and measuring the frequency of vibration, such as in US Patent No. 4,329,775 Similarly, it is known that by subjecting the interior of a vibrating hollow beam structure to pressure variations, its resonance frequency will be caused to vary in accordance with or in the same ratio as the pressure variations. In the field of fiber optic technology, it is known that a vibrating element that partially blocks the light path in a periodic manner between two aligned fiber optic elements will "close" the light passing along the other fiber optic element.

Det er også kjent at en stø lysstråle kan bli rettet langs et første fiberoptisk element, bli modulert (f.eks. akustisk) og returneres til et punkt nærliggende sin kilde via et andre fiberoptisk element (US patentene nr. 4 343 482 og 4 275 295). Det er for kort tid siden blitt hevdet at et vibrerende trådelement kan bli drevet ved å sende et pulserende lys ned langs et første optisk fiberelement, føring av en stø lysstråle ned langs et andre fiberoptisk element til et punkt hvor vibrasjonene modulerer det stabile lys, It is also known that a steady light beam can be directed along a first fiber optic element, modulated (e.g. acoustically) and returned to a point near its source via a second fiber optic element (US patents no. 4,343,482 and 4,275 295). It has recently been claimed that a vibrating wire element can be driven by sending a pulsating light down a first fiber optic element, guiding a steady beam of light down a second fiber optic element to a point where the vibrations modulate the steady light,

og frekvensen for vibrasjonene måles ved refleksjon av det modulerte lys tilbake langs en tredje fiberoptisk element-bane. Modulasjonsfrekvensen kan så bli målt. Forandring av spenningen på den vibrerende tråd kan bevirke at den returnerte lysenergi varierer regelmessig med spenningen på tråden (Jones, B. E. og G. S. Philp, "A Vibrating Wire Sensor with Optical Fibre Links for Force Measurement", Paper No. 05.1, Sensors and Their Applications, UMIST Manchester (UK) and the frequency of the vibrations is measured by reflection of the modulated light back along a third fiber optic element path. The modulation frequency can then be measured. Changing the tension on the vibrating wire can cause the returned light energy to vary regularly with the tension on the wire (Jones, B. E. and G. S. Philp, "A Vibrating Wire Sensor with Optical Fiber Links for Force Measurement", Paper No. 05.1, Sensors and Their Applications , UMIST Manchester (UK)

20.-22. september 1983).20.-22. September 1983).

Forslaget til Jones og Philp er illustrert på fig.The proposal of Jones and Philp is illustrated in fig.

2. I det apparat de foreslår, strekkes en tynn tråd mellom en forankringsstolpe og et trykkdiafragma. Tråden er plassert mellom polene til en permanent magnet, og dens to festepunkter er elektrisk forbundet, via en tilpasset omformer, til fotodioden 1. Hvis lys med vekslende intensitet føres via en optisk fiber til fotodioden og en vekselstrøm føres gjennom tråden, vil den beveges i et plan vinkelrett til det som defineres av strømmen og det magnetiske felt med en frekvens lik den for intensitetsvariasjonene. Bevegelsen for tråden blir avfølt av to optiske fibre som er plassert parallelt og hosliggende i bevegelsesplanet. Den første av disse to fibre mates med lys av nominelt konstant intensitet fra LED 2 2. In the apparatus they propose, a thin thread is stretched between an anchoring post and a pressure diaphragm. The wire is placed between the poles of a permanent magnet and its two attachment points are electrically connected, via a suitable converter, to the photodiode 1. If light of alternating intensity is fed via an optical fiber to the photodiode and an alternating current is passed through the wire, it will move in a plane perpendicular to that defined by the current and the magnetic field with a frequency equal to that of the intensity variations. The movement of the thread is sensed by two optical fibers which are placed parallel and adjacent in the plane of movement. The first of these two fibers is fed with light of nominally constant intensity from LED 2

i styringsenheten, og dette lys vil når det forlater fiberen ved følehodet, illuminere tråden. Noe lys reflekteres tilbake til den andre fiber og returneres til styringsenheten. Intensi-teten for dette returnerte lys er en funksjon av posisjonen for tråden i forhold til fiberendene. Når tråden vibrerer, in the control unit, and this light, when it leaves the fiber at the sensor head, will illuminate the thread. Some light is reflected back to the other fiber and returned to the control unit. The intensity of this returned light is a function of the position of the thread in relation to the fiber ends. When the thread vibrates,

vil derfor vekslende lysintensitet i fase med oscillasjonen returneres til styringsenheten av den andre fiber. Dette signal blir elektrisk forsterket i styringsenheten, og en del av den elektriske utgang benyttes til å drive LED 1 i fase og resonans med tråden; en tredje optisk fiber fører dette i-fase lyssignal til følerhodet hvor det omdannes til alternating light intensity in phase with the oscillation will therefore be returned to the control unit by the other fiber. This signal is electrically amplified in the control unit, and part of the electrical output is used to drive LED 1 in phase and resonance with the wire; a third optical fiber leads this in-phase light signal to the sensor head where it is converted into

oscillerende drivkraft for å understøtte osillasjonen.oscillating driving force to support the oscillation.

Disse og de tidligere metoder for fjerndeteksjon og kommunikasjon med fiberoptiske innretninger krever generelt multiple lysbaner, komplekse kretser og/eller uavhengige kilder for oscillasjonsenergi for resonansdelen. These and the previous methods of remote sensing and communication with fiber optic devices generally require multiple light paths, complex circuits and/or independent sources of oscillation energy for the resonant part.

Oppfinnelsen vedrører den oppdagelse at en enkel stabil strålingsenergistråle samtidig kan bli sperret og reflektert av et vibrerbart eller resonansgivende element. The invention relates to the discovery that a simple stable radiant energy beam can be simultaneously blocked and reflected by a vibrating or resonant element.

Foreliggende oppfinnelse innbefatter retting av en stabil strålingsenergistråle langs en første kommunikasjonsbane til et strålingsenergidetektor-transduktorelement' som er plassert tilstøtende til et vibrerbart resonanselement slik at resonanselementet periodisk i hvert fall delvis blokkerer banen for strålingsenergi som treffer resonanselementet, reflekterer en del av den stø strålingsenergi tilbake langs den samme kommunikasjonsbane i motsatt retning når resonanselementet hindrer eller blokkerer strålingsenergibanen, og benytter den detekterte strålingsenergi til å bevirke at resonanselementet understøtter oscillasjonen. Det er i perioder når resonanselementet ikke blokkerer kildestrålingsenergien, The present invention includes directing a stable beam of radiant energy along a first communication path to a radiant energy detector-transducer element which is placed adjacent to a vibrating resonant element so that the resonant element periodically at least partially blocks the path of radiant energy that strikes the resonant element, reflects a part of the steady radiant energy back along the same communication path in the opposite direction when the resonant element obstructs or blocks the radiant energy path, and uses the detected radiant energy to cause the resonant element to support the oscillation. It is during periods when the resonant element does not block the source radiation energy,

at energien tillates å nå en lysenergi til elektriskenergi-transduktor, som danner en elektrisk strøm ved transduktor-utgangen. that the energy is allowed to reach a light energy to electrical energy transducer, which forms an electrical current at the transducer output.

Den elektriske strøm blir fasevekslet i samsvar med kjente prinsipper og benyttes for å initiere og understøtte vibrasjon for resonanselementet. I en vibrerende tråd eller båndversjonen av oscillatordelen av oppfinnelsen blir den fasevekslede elektriske strøm tilført i samsvar med de kjente elektromagnetiske lover til endene av en spent tråd eller båndelement som er opphengt i et magnetfelt og bevirker at tråden eller båndet begynner å oscillere og fortsetter oscillasjonen ved resonansfrekvensen for tråden eller båndet. The electric current is phase-shifted in accordance with known principles and is used to initiate and support vibration for the resonant element. In a vibrating wire or tape version of the oscillator part of the invention, the phase-altered electric current is applied in accordance with the known electromagnetic laws to the ends of a tensioned wire or tape element suspended in a magnetic field and causes the wire or tape to begin to oscillate and continue to oscillate at the resonant frequency of the wire or ribbon.

Ved en alternativ resonans-hulbjelkeversjon blir transduktor-utgangen fasevekslet og ført til en elektrisk-til-mekanisk enegitransduktor for å initiere og understøtte oscillasjon. In an alternative resonant hollow beam version, the transducer output is phase-shifted and fed to an electrical-to-mechanical energy transducer to initiate and support oscillation.

Den periodisk reflekterte strålingsenergi varierer i intensitet og i synkronhet med den oscillerende frekvens for resonanselementet. Ved å innbefatte innretninger for å avbøye en detekterbar del av den oscillatoriske, reflekterte strålingsenergi fra den første stabile strålingsenergibane langs den andre bane til en fjerntliggende detektor, kan frekvensen for den oscillatoriske strålingsenergi (og således for reso-nanselementfrekvensen) bli bestemt ved hjelp av vanlige innretninger. Utøvelsen av en kraft på resonanselementet for å variere dets frekvens i samsvar med størrelsen for kraften muliggjør fjernmålinger av kraften. The periodically reflected radiant energy varies in intensity and in synchrony with the oscillating frequency of the resonant element. By including means for deflecting a detectable portion of the oscillatory reflected radiant energy from the first stable radiant energy path along the second path to a remote detector, the frequency of the oscillatory radiant energy (and thus of the resonant element frequency) can be determined using conventional facilities. The application of a force to the resonant element to vary its frequency in accordance with the magnitude of the force enables remote measurements of the force.

Selvfølgelig kan forskjellige fysikalske fenomener således bli målt ved omdanning av det fysikalske fenomen eller parameteren til en kraft som utøves som anført ovenfor. Eksempler på langstrakte innretninger egnet for bruk som resonanselementer innbefatter spente tråder eller båndele-menter, doble eller enkle stemmegafler, klokker, andre utkragende strukturer og doble utkragende innretninger. Of course, different physical phenomena can thus be measured by transforming the physical phenomenon or parameter into a force which is exerted as stated above. Examples of elongate devices suitable for use as resonant elements include tensioned wires or ribbon elements, double or single tuning forks, bells, other cantilevered structures and double cantilevered devices.

For å omkode og kommunisere mer informasjon kan denTo recode and communicate more information it can

stø strålings- (eller lys-) energi inngang til den fiberoptiske bane enten være bredspektret eller spesielt begrenset spektrum, og lyset som returneres fra det vibrerende element kan også være enten bredspektret eller et spesielt begrenset spektrum og gir således stor fleksibilitet ved kommunikasjon av informasjon langs den enkle bane. Andre utførelser av oppfinnelsen innbefatter videre f.eks. minst ett par separate resonatorer som er plassert i et avgrenset rom hvor hvert resonanselement er utformet for måling av en forskjellig fysikalsk parameter. Med to resonatorer og en enkelt fiberoptisk bane blir den stable radiation (or light) energy input to the fiber optic path can be either broad-spectrum or particularly limited spectrum, and the light returned from the vibrating element can also be either broad-spectrum or a particularly limited spectrum and thus provides great flexibility when communicating information along the simple path. Other embodiments of the invention further include e.g. at least one pair of separate resonators which are placed in a defined space where each resonant element is designed for measuring a different physical parameter. With two resonators and a single fiber optic path, it becomes

stø energi kommunisert til begge oscillerende resonatorer og hver reflektert del av lyset filtreres ved forskjellig bølgelengde og deretter kombinert for å returneres til en omkoder langs den samme enkle fiberoptiske bane. Denne filtrer-ing kan gjennomføres med vanlige filtre eller med reflekterende elementer belagt med multiple lag som er festet til resonanselementet og plassert for refleksjon av bølgelengdebegrenset lysenergi tilbake langs den fiberoptiske bane. steady energy communicated to both oscillating resonators and each reflected part of the light is filtered at a different wavelength and then combined to be returned to a encoder along the same single fiber optic path. This filtering can be carried out with ordinary filters or with reflective elements coated with multiple layers which are attached to the resonant element and positioned for reflection of wavelength-limited light energy back along the fiber optic path.

"Belegg av multiple lag" slik det benyttes her, er belegg bygget opp av multiple lag av dielektrisk materiale med spesielle brytningsindekser. Slike belegg kan være (spek-tralt) høypass, båndpass eller lavpass, avhengig av anordningen "Coating of multiple layers" as used here, is a coating built up of multiple layers of dielectric material with special refractive indices. Such coatings can be (spectrally) high-pass, band-pass or low-pass, depending on the device

av lagene, idet valget av dette ligger innenfor det som kan ventes av en vanlig fagmann på området optikk. Ved omkoderen kan en strålesplitter (eller en ekvivalent dertil) bli benyttet for å separere energi med kortere bølgelengde fra energi med lengre bølgelengde. Oscillasjonsfrekvensene kan så bli målt for å indikere de avfølte fysikalske parametre. En mengde av lignende multippel-bruk-utforminger kan bli benyttet, begrenset i kombinasjoner bare av forskjellige typer fysikalske parametre som skal måles og i antall bare av evnen til å differensiere og diskriminere blant strålingsenergibølge-lengdene. Noen kombinasjonsanvendelser på en enkelt optisk fiberbane i samsvar med den foreliggende oppfinnelse innbefatter indikasjon av frekvens og av "ut av området", posisjon og grensestopp, lokal eller fjern temperatur og trykk, trykk og/eller differensialtrykk og andre variabler, såsom temperatur osv., slik det er ønsket ved den spesielle anordning. of the layers, as the choice of this is within what can be expected of an ordinary professional in the field of optics. At the encoder, a beam splitter (or an equivalent) can be used to separate energy with a shorter wavelength from energy with a longer wavelength. The oscillation frequencies can then be measured to indicate the sensed physical parameters. A multitude of similar multiple-use designs may be employed, limited in combinations only by the different types of physical parameters to be measured and in number only by the ability to differentiate and discriminate among the radiant energy wavelengths. Some combination applications of a single optical fiber path in accordance with the present invention include indication of frequency and of "out of range", position and limit stops, local or remote temperature and pressure, pressure and/or differential pressure and other variables, such as temperature, etc. as desired by the particular device.

Det er derfor en fordelaktig hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for måling av ett eller flere fysikalske fenomener ved et sted fjerntliggende fra stedet hvor signalet benyttes eller observeres, og hvor målesignalet er immunt eller motstandsdyktig mot tilnærmet alle vanlige omgivelsesforstyrrelser. It is therefore an advantageous purpose of the present invention to provide a method for measuring one or more physical phenomena at a location remote from the location where the signal is used or observed, and where the measurement signal is immune or resistant to virtually all common environmental disturbances.

Det er en fordel ved foreliggende oppfinnelse at en enkelt fiberoptisk bane kan bli benyttet for å føre både oscillatorkildeenergi og det oscillerende resonanssignal. It is an advantage of the present invention that a single fiber optic path can be used to carry both oscillator source energy and the oscillating resonance signal.

En annen fordel ved oppfinnelsen er at tallrike typer fysikalske parametre lett og nøyaktig kan bli målt. Another advantage of the invention is that numerous types of physical parameters can be easily and accurately measured.

<y>tterligere en fordel ved oppfinnelsen er mulighetenA further advantage of the invention is the possibility

til å føre et flertall av signalinformasjonsenergier og oscil-latorkildeenergien på en enkelt fiberoptisk bane. to carry a plurality of signal information energies and the oscillator source energy on a single fiber optic path.

Det er en videre fordel ved foreliggende oppfinnelseThere is a further advantage of the present invention

at da den omkodede kommunikasjon som føres av den optiske fiber ikke er særlig avhengig av strålingsenerginivået, vil tilveiebringelsen av i hvert fall minimale egnede energi-nivåer muliggjøre en vellykket måling selv hvor optisk ampli-tudestøy av bred båndbredde er til stede. that since the recoded communication carried by the optical fiber is not particularly dependent on the radiation energy level, the provision of at least minimal suitable energy levels will enable a successful measurement even where optical amplitude noise of wide bandwidth is present.

Ytterligere en annen fordel ved foreliggende oppfinnelse er effektiv total isolasjon og frihet fra radiofrekvensinter-ferens (RFI). Yet another advantage of the present invention is effective total isolation and freedom from radio frequency interference (RFI).

En videre fordel er eliminasjon av elektrisk ledende baner mellom sensorsted og styringsrom som resulterer i jord-sløyfestrømmer. A further advantage is the elimination of electrically conductive paths between the sensor location and the control room that result in earth-loop currents.

En ytterligere fordel ved foreliggende oppfinnelseA further advantage of the present invention

er vesentlig redusert under hensyntagen til elektriske ledere som fører sterk elektromagnetisk pulsenergi inn i det elek-troniske og styringsdelene i styringssystemet. is significantly reduced taking into account electrical conductors that carry strong electromagnetic pulse energy into the electronic and control parts of the control system.

En annen fordel ved oppfinnelsen beskrevet her er frihet fra eksplosjonsfare som er forbundet med elektriske strømmer i kritiske omgivelser. Another advantage of the invention described here is freedom from the danger of explosion associated with electric currents in critical environments.

En ytterligere fordel ved foreliggende oppfinnelseA further advantage of the present invention

er frihet fra lyninduserte farer.is freedom from lightning-induced hazards.

En fordel ved en utførelsesform for foreliggende oppfinnelse er at den er meget lett å tilpasse både til optisk og elekrisk forbindelse, noe som muliggjør enda større varia-sjonsmulighet ved tilpasning av ny teknikk til gammelt styr-ingsutstyr og/eller integrasjon eller kombinasjon av elektrisk teknikk og lysenergiteknikk. An advantage of an embodiment of the present invention is that it is very easy to adapt both to optical and electrical connection, which enables even greater variation when adapting new technology to old control equipment and/or integration or combination of electrical technology and light energy technology.

En ytterligere fordel ved oppfinnelsen er at lyssignalene lett kan multiplekses for multippel signaloverføring på meget få baner. A further advantage of the invention is that the light signals can easily be multiplexed for multiple signal transmission on very few paths.

Ytterligere en fordel ved oppfinnelsen beskrevet her ligger i det faktum at den oscillerende resonanselementdel er pålitelig selvstartende. A further advantage of the invention described herein lies in the fact that the oscillating resonant element part is reliably self-starting.

Og ytterligere et trekk ved denne oppfinnelse er atAnd a further feature of this invention is that

den er lett tilpassbar til operasjon under vanskelige om-givelsesbetingelser, såsom korrosive omgivelser. it is easily adaptable to operation under difficult environmental conditions, such as corrosive environments.

En annen fordel ved oppfinnelsen vedrører dens enkle metodikk og utformingstrekk ved at kostbare, komplekse, i seg selv mindre pålitelige kretselementer kan erstattes med billige, enkle og pålitelige. Another advantage of the invention relates to its simple methodology and design features in that expensive, complex, inherently less reliable circuit elements can be replaced with cheap, simple and reliable ones.

En ytterligere fordel ved denne oppfinnelse er at måle-feil som innføres på grunn av banetap (såsom fiberoptiske bøyetap), blir unngått, da målingen er frekvensbasert. A further advantage of this invention is that measurement errors introduced due to path loss (such as fiber optic bending loss) are avoided, as the measurement is frequency based.

Et annet særlig fordelaktig trekk ved oppfinnelsenAnother particularly advantageous feature of the invention

er at ingen lokal energikilde kreves ved det fjerntliggende is that no local energy source is required at the remote location

målested for å initiere eller holde på oscillasjonene.measuring point to initiate or maintain the oscillations.

En annen fordel ved oppfinnelsen er at den lett og økonomisk kan fremstilles, kalibreres og installeres og settes i rutineoperasjon. Another advantage of the invention is that it can be easily and economically manufactured, calibrated and installed and put into routine operation.

Og en annen fordel ved foreliggende oppfinnelse erAnd another advantage of the present invention is

at da den er optisk basert, har feltsensoren et minimalt elektronisk innhold, dvs. sensorenheten krever ingen sili-siumbaserte forsterkningsinnretninger. that as it is optically based, the field sensor has minimal electronic content, i.e. the sensor unit does not require any silicon-based amplification devices.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen er selv-innlysende fra den følgende detaljerte beskrivelse av foretrukne og forskjellige utførelser sett i forbindelse med de vedlagte tegninger. Further features and advantages of the invention are self-evident from the following detailed description of preferred and different embodiments seen in connection with the attached drawings.

Tallrike trekk ved oppfinnelsen beskrevet her vil fremgå ved granskning av de forskjellige tegningsfigurer som danner en del av denne beskrivelse. Piler med uttrukken linje indikerer stabil eller CW-lysenergif orplantningsiretning , mens piler med stiplet linje indikerer en pulserende eller modulert lysretning. I alle riss indikerer like henvisningstall til hverandre svarende deler: Fig. 1 er et forenklet blokkdiagram av oppfinnelsen. Fig. 2 er et basisdiagram som illustrerer nivået for relevante arbeider utført i området nær oppfinnelsen. Fig. 3 er et forenklet skjematisk riss av basisresonans-trådoscillatorsensordelen av oppfinnelsen. Fig. 4 er et forenklet riss av basisresonanshulbjelke-oscillatorsensorutførelsen av oppfinnelsen. Fig. 5 er et forenklet skjematisk riss av en dualreso-natorsensor ifølge en annen utførelse for søkernes oppfinnelse. Fig. 6 viser spektralfordelingen av en del av strålingsenergien som kan anvendes ved foreliggende oppfinnelse og viser to diskrete anvendbare båndpasskurver. Fig. 7 er et forenklet skjematisk riss av en trykkcelle-utforming ved foreliggende oppfinnelse. Fig. 8 er et forenklet riss av en temperaturkompensert trykksensorutforming ved foreliggende oppfinnelse. Fig. 9 er et forenklet skjematisk riss av en temperatursensor ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 10 er en enkel belastningscelleutforming ved foreliggende oppfinnelse i skjematisk riss. Fig. 11 illustrerer en resonanshulbjelke-temperatursensor. Numerous features of the invention described here will become apparent upon examination of the various drawings which form part of this description. Solid line arrows indicate steady or CW light energy propagation direction, while dashed line arrows indicate a pulsed or modulated light direction. In all drawings, like reference numbers indicate corresponding parts: Fig. 1 is a simplified block diagram of the invention. Fig. 2 is a base diagram illustrating the level of relevant work carried out in the area near the invention. Fig. 3 is a simplified schematic diagram of the base resonant wire oscillator sensor portion of the invention. Fig. 4 is a simplified diagram of the basic resonant hollow beam oscillator sensor embodiment of the invention. Fig. 5 is a simplified schematic view of a dual resonator sensor according to another embodiment of the applicants' invention. Fig. 6 shows the spectral distribution of a part of the radiation energy that can be used in the present invention and shows two discrete usable bandpass curves. Fig. 7 is a simplified schematic view of a pressure cell design in the present invention. Fig. 8 is a simplified view of a temperature-compensated pressure sensor design in the present invention. Fig. 9 is a simplified schematic diagram of a temperature sensor according to the present invention. Fig. 10 is a simple load cell design of the present invention in a schematic view. Fig. 11 illustrates a resonant hollow beam temperature sensor.

Fig. 12 er et forenklet riss av en annen utførelseFig. 12 is a simplified view of another embodiment

av oppfinnelsen hvor en elektrisk bryter er innsatt i kombinasjon med sensoren. of the invention where an electric switch is inserted in combination with the sensor.

Fig. 13 er et forenklet riss av en utførelse i hvilken det kan benyttes enten en optisk eller elektrisk drivanordning, og Fig. 13 is a simplified diagram of an embodiment in which either an optical or electrical drive device can be used, and

fig. 14 er et tidsdiagram som viser riktig og uriktig forhold mellom signal og tilbakeføringsstrøm i den foretrukne utførelse av oppfinnelsen. fig. 14 is a timing diagram showing the correct and incorrect relationship between signal and feedback current in the preferred embodiment of the invention.

Det vises nå til tegningen, spesielt fig. 1, hvor detReference is now made to the drawing, especially fig. 1, where it

er vist et forbedret fiberoptisk fjernsensorapparat 10, som innbefatter strålingsenergitilførselskildeanordninger 19, is shown an improved fiber optic remote sensing apparatus 10, which includes radiant energy supply source devices 19,

stø (eller CW) strålingsenergibane 11, strålingsavbøynings-anordning 12, innbefattende f.eks. omvendt stråleavbøynings/ oppspaltingsanordning 13, toveis-strålingsenergibane 14, avbøyd strålingsenergibane 15, kraftomdannelsesanordning 16 og kommunikasjonsanordninger 17 for overføring av kraften til en oscillatoranordning 20 og signaldeteksjonsanordning 18. static (or CW) radiation energy path 11, radiation deflection device 12, including e.g. reverse beam deflection/splitting device 13, two-way radiation energy path 14, deflected radiation energy path 15, power conversion device 16 and communication devices 17 for transmitting the power to an oscillator device 20 and signal detection device 18.

For formålet med denne beskrivelse er energitilførsels-kildeanordningen 19 en stø tilførsel av strålingsenergi, innbefattende koherent og ikke-koherent lys som ligger generelt innenfor bølgelengdeområdet fra ca. 1000 til ca. 100 000 Ångstrøm. Uttrykket "lys" kan bli benyttet i denne beskrivelse for å indikere den mer generelle form "strålingsenergi" innenfor det ovenfor angitte spesielle bølgelengdeområde. Denne stø energi identifiseres ut fra formålet med denne beskrivelse, som stø eller kontinuerlig bølge- (CW-) energi for å skille den fra på/av-modulert, pulserende eller lukket energi. På For the purpose of this description, the energy supply source device 19 is a steady supply of radiant energy, including coherent and non-coherent light that is generally within the wavelength range from approx. 1000 to approx. 100,000 Angstroms. The term "light" may be used in this description to indicate the more general form of "radiant energy" within the particular wavelength range indicated above. This steady energy is identified for the purpose of this description as steady or continuous wave (CW) energy to distinguish it from on/off modulated, pulsed or closed energy. On

fig. 1 er denne CW-energi koblet inn i den stø strålingsenergibane 11 som kan være en enkelt fiberoptisk lysleder eller lignende. En stråleavbøyningsanordning 12 som vil bli beskrevet nedenfor, er plassert i banen 11 ved et egnet styringssted fjerntliggende fra det fysikalske sted for størrelsesmålings- fig. 1, this CW energy is connected into the steady radiation energy path 11 which can be a single fiber optic light conductor or the like. A beam deflection device 12, which will be described below, is placed in the path 11 at a suitable control location remote from the physical location of size measurement

stedet. Banen 11 går inn i avbøyningsanordningen 12 ved et første sted for å lede lysenergi inn der, og en toveis-strålingsenergibane leder lysenergien bort fra avbøyningsanordningen 12 fra et annet sted på denne. Igjen er banen 14 en enkel fiberoptisk lysleder eller lignende. Banen 14 leder CW-lysenergi inn i oscillatoranordningen 20 som inneholder et reso-nansf rekvenselement som er beskrevet mer fullstendig nedenfor. En kraftomdannelsesanordning 16 omdanner effektivt den fysikalske størrelse som skal måles til en mekanisk kraft som utøves på resonansfrekvenselementet til oscillatoranordningen 20. Valget av kraftomdannelsesanordning av de mange arter som er kjent på området, ligger innenfor valget for fagmannen og vil variere i avhengighet av de fysikalske fenomener som skal måles. Generelt sagt blir CW-lys som mottas via de etter hverandre følgende baner 11 og 14, reflektert som lys hvis intensitet varierer med en frekvens avhengig av den målte fysikalske parameter og føres tilbake langs banen 14 til den omvendte stråleoppspalter 13 som er plassert i avbøynings-anordningen 12. Strålespalteren 13 kan være hvilken som helst kjent innretning for føring av lys når det fremføres derigjennom fra en første retning og avbøyer en del av lyset som føres gjennom i motsatt retning. Det avbøyde lys med variabel intensitet (eller pulserende) ledes langs banen 15 til signaldeteksjonsanordningen 18. Detektorsensoren 18, the place. The path 11 enters the deflection device 12 at a first location to direct light energy into it, and a bidirectional radiant energy path directs the light energy away from the deflection device 12 from another location therein. Again, the path 14 is a simple fiber optic light guide or the like. The path 14 conducts CW light energy into the oscillator device 20 which contains a resonant frequency element which is described more fully below. A force conversion device 16 effectively converts the physical quantity to be measured into a mechanical force that is exerted on the resonant frequency element of the oscillator device 20. The choice of force conversion device of the many types known in the field lies within the choice of the person skilled in the art and will vary depending on the physical phenomena to be measured. Generally speaking, CW light received via the successive paths 11 and 14 is reflected as light whose intensity varies with a frequency dependent on the measured physical parameter and is fed back along the path 14 to the inverse beam splitter 13 located in the deflection- the device 12. The beam splitter 13 can be any known device for guiding light when it is advanced through it from a first direction and deflects part of the light that is guided through in the opposite direction. The deflected light with variable intensity (or pulsating) is guided along the path 15 to the signal detection device 18. The detector sensor 18,

en lysenergi til elektrisk energi-transduktor, kan være hvilken som helst av flere fotosensorer, innbefattende en fotodiode, a light energy to electrical energy transducer, may be any of several photosensors, including a photodiode,

en fotospennings-celle eller -element, eller ekvivalenter hertil. a photovoltage cell or element, or equivalents thereof.

Ved drift blir så CW-lys ført langs en enkel sekvensiell bane (11, 14) til en oscillator 20 som drives av CW-lys. In operation, CW light is then conducted along a simple sequential path (11, 14) to an oscillator 20 which is driven by CW light.

En detaljbeskrivelse av denne krets er innbefattet her i forbindelse med fig. 3 og 4. En kraft som er relatert til den fysikalske parameter som skal måles, utøves av kraftom-dannelses- og kommunikasjonsanordningene (16, 17) på resonans-elemenet i oscillatoren 20 for å forårsake et lys som pulserer med variabel frekvens (relatert til kraften) som reflekteres langs banen 14 til et fjerntliggende sted hvor det avbøyes (12, 13) til en detektor 18 via en lysbane 15. Detektoren tilveiebringer således et utgangssignal som er relatert til den fysikalske parameter som måles. A detailed description of this circuit is included here in connection with fig. 3 and 4. A force related to the physical parameter to be measured is exerted by the force conversion and communication devices (16, 17) on the resonant element of the oscillator 20 to cause a light to pulsate at a variable frequency (related to the force) which is reflected along the path 14 to a distant location where it is deflected (12, 13) to a detector 18 via a light path 15. The detector thus provides an output signal which is related to the physical parameter being measured.

Det skal nå vises til fig. 3 hvor det er vist et forenklet diagram av en basisutførelse av oscillatoranordningen 20 som en del av fjernmåleapparatet. Det skal bemerkes at mens alle de nødvendige elementer i oscillatoranordningen Reference should now be made to fig. 3, where a simplified diagram of a basic embodiment of the oscillator device 20 as part of the remote measuring device is shown. It should be noted that while all the necessary elements of the oscillator device

20 er innbefattet, er de vist og beskrevet i skjematisk form for å gi en generell beskrivelse istedenfor å angi spesielle trekk, detaljer og anordninger. Dette gjøres for å tillate fagfolk å gjøre bruk av oppfinnelsen i samsvar med deres egne behov. x 20 are included, they are shown and described in schematic form to give a general description instead of specifying particular features, details and devices. This is done to allow those skilled in the art to make use of the invention in accordance with their own needs. x

Oscillatoranordningen 20 innbefatter en første ende-støttekonstruksjon 21, resonanselementet 22, endestykket 23 for den fiberoptiske bane, strålingsenergi til elektrisk energi-transduktor 24, isolator 25, omformer 26 eller en ekvivalent hertil, fasevekslingsanordning 27, en elektrisk forbindelsesanordning 28, en andre endestøttekonstruksjon 29, magnetfeltkildeanordning 30, 31 og ramme 32. The oscillator device 20 includes a first end support structure 21, the resonant element 22, the fiber optic path end piece 23, radiant energy to electrical energy transducer 24, isolator 25, converter 26 or an equivalent thereof, phase switching device 27, an electrical connection device 28, a second end support structure 29 , magnetic field source device 30, 31 and frame 32.

Rammen 32 er anordnet for sammensetning av komponentene og er stivt konstruert. Til rammen 32 er det festet ende-støttene 21, 29 for resonanselementet 22. I dette eksempel er det benyttet et båndelement som resonanselement 22. Alternativt kan andre former eller profiler bli benyttet, innbefattende tråder, bånd eller bjelkestrukturer som krever en annen fysisk anordning som skal beskrives senere. En reflekterende flate er innbefattet for å reflektere lys når resonanselementet 22 "lukker" for lyset. En endestøttekonstruksjon 29 innbefatter isolasjonsinnretninger 25 for elektrisk å isolere en ende av resonanselementet 22 fra rammen 32. Lysbanen 14 ender ved endepunktet 23 hosliggende til resonanselementet The frame 32 is arranged for assembly of the components and is rigidly constructed. The end supports 21, 29 for the resonance element 22 are attached to the frame 32. In this example, a ribbon element is used as resonance element 22. Alternatively, other shapes or profiles can be used, including wires, ribbons or beam structures that require another physical device which to be described later. A reflective surface is included to reflect light when the resonant element 22 "closes" the light. An end support structure 29 includes isolation devices 25 for electrically isolating one end of the resonance element 22 from the frame 32. The light path 14 ends at the end point 23 adjacent to the resonance element

22. En strålingsenergi til elektrisk energi-transduktor 2422. A radiant energy to electrical energy transducer 24

er plassert på motsatt side av og er delvis blokkert av resonanselementet 22.- Transduktoren 24 er elektrisk forbundet med omformeren 26 via forbindelsestråder eller ledninger 28. Andre vindinger på omformeren 26 innbefatter forbindelser med en fasevekslingsanordning 27, og med endene på resonanselementet 22 via den isolerte ende derav og rammen 32 og den motsatte støtte 21. Magneter 30, 31 er likt fordelt is located on the opposite side of and is partially blocked by the resonant element 22. The transducer 24 is electrically connected to the transducer 26 via connecting wires or leads 28. Other windings on the transducer 26 include connections with a phase change device 27, and with the ends of the resonant element 22 via the insulated end thereof and the frame 32 and the opposite support 21. Magnets 30, 31 are equally distributed

parallelt til og på motsatte sider av resonanselementet 22. Ved dette eksempel er magneten 30 nord og magneten 31 syd. Feltet kan bli snudd hvis dette er ønsket, under forutsetning av at de elektromagnetiske lover blir riktig tatt hensyn til. De er plassert slik at de skal bevirke et magnetisk felt vinkelrett til resonanselementet 22 og også vinkelrett til retningen for strømmen som føres i resonanselementet 22 for å bevirke at resonanselementet 22 beveges frem og tilbake, plassert mellom strålingsenergikilden (endepunktet parallel to and on opposite sides of the resonance element 22. In this example, magnet 30 is north and magnet 31 is south. The field can be reversed if desired, provided that the electromagnetic laws are properly taken into account. They are positioned so as to produce a magnetic field perpendicular to the resonant element 22 and also perpendicular to the direction of the current carried in the resonant element 22 to cause the resonant element 22 to move back and forth, located between the radiant energy source (the end point

23) og transduktoren 24. I denne form vil omformer 26, fase-stabilisator 27, forbindelsestråder 28 og magneter 30, 31 23) and the transducer 24. In this form, converter 26, phase stabilizer 27, connecting wires 28 and magnets 30, 31

i generell forstand danne et apparat som bevirker vibrasjon av resonanselementet 22. in a general sense form an apparatus which causes vibration of the resonant element 22.

Denne mekanisme er forklart på følgende måte. Strålingsenergi som ankommer ved endepunktet 23, illuminerer den opto-elektriske transduktor 24, danner en spenning som forandres til et lavt nivå av omformeren 26. En fasevekslerkrets 27 veksler fasevinkelen for den drivende strøm slik at den overskrider 0° og forblir mindre enn 180° over vibrasjonsfrekvens-området for elementet 22 (se også fig. 14). Fasevekslingskretsen 27 er en impedans tilformet av minst en av de følgende reaktanser: kapasitiv, induktiv og/eller motstand. Den fasevekslede strøm tilføres til endene av båndelementet 22, danner et elektromagnetisk felt rundt resonanselementet 22. På grunn av vekselvirkningen mellom det elektriske felt og det faste magnetiske felt rundt båndet fra magnetene 30 og 31 beveges resonanselementet 22 i feltet, vinkelrett til lysstrålen fra endepunktet 23. Når resonanselementet beveges til blokk-ering av strålingsenergibanen mellom endepunktet 23 og den opto-elektriske transduktor 24, vil strømmen som dannes av fotocellen bli redusert, og når resonanselementet 22 hindrer strålingsenergibanen, blir strålingsenergien reflektert tilbake langs den samme kildebane som den ankommende energi. This mechanism is explained as follows. Radiant energy arriving at endpoint 23 illuminates opto-electric transducer 24, forming a voltage that is changed to a low level by converter 26. A phase shifter circuit 27 shifts the phase angle of the driving current so that it exceeds 0° and remains less than 180° above vibration frequency range for element 22 (see also fig. 14). The phase change circuit 27 is an impedance formed by at least one of the following reactances: capacitive, inductive and/or resistance. The alternating current supplied to the ends of the band element 22 forms an electromagnetic field around the resonant element 22. Due to the interaction between the electric field and the fixed magnetic field around the band from the magnets 30 and 31, the resonant element 22 is moved in the field, perpendicular to the light beam from the end point 23 When the resonant element is moved to block the radiant energy path between the end point 23 and the opto-electric transducer 24, the current generated by the photocell will be reduced, and when the resonant element 22 obstructs the radiant energy path, the radiant energy is reflected back along the same source path as the arriving energy.

Når resonanselementet 22 tilstrekkelig blokkerer strålingsenergibanen til i det vesentlige å stoppe dannelsen av strøm, vil resonanselementet, som er under strekk, gå tilbake til sin hvilestilling, frilegge strålingsenesrgibanen, og den samme virkning gjentas, og resulterer i udempet oscillasjon. When the resonant element 22 sufficiently blocks the radiant energy path to substantially stop the generation of current, the resonant element, which is under tension, will return to its rest position, exposing the radiant energy path, and the same action is repeated, resulting in undamped oscillation.

Fig. 4 viser et fiberoptisk fjernsensorapparat 40 med utkragende bjelke, som innbefatter en alternativ utførelse av oscillatoranordningen 20, vist innenfor boksen av stiplet linje. Denne resonanshulromsensor innbefatter banen 11 for stø (CW) strålingsenergi, motsatt stråleavbøyningsspalteren 13, toveis-strålingsenergibanen 14, den avbøyde pulserende strålingsenergibane 15, kraftomdannelsesanordningen 16, kraftomdannelseskommunikasjonsanordningen 17, signaldeteksjonsanordningen 18, strålingsenergikildetilførselsanordningen 19, den fiberoptiske banes ende 23, strålingsenergi til elektrisk energi-transduktoren 24, den elektriske forbindelsesanordning 28, avbryteren 41, fasevekslingskretsen 42, (hul-bjelke) resonanselementet 43 og vibratoranordningen 44. Fig. 4 shows a cantilevered beam fiber optic remote sensing device 40, which includes an alternative embodiment of the oscillator device 20, shown within the dashed line box. This resonant cavity sensor includes the continuous (CW) radiant energy path 11, the opposite beam deflection splitter 13, the bidirectional radiant energy path 14, the deflected pulsating radiant energy path 15, the power conversion device 16, the power conversion communication device 17, the signal detection device 18, the radiation energy source supply device 19, the end of the optical fiber path 23, the radiation energy to electrical energy- the transducer 24, the electrical connection device 28, the interrupter 41, the phase switching circuit 42, the (hollow beam) resonant element 43 and the vibrator device 44.

Ved den foreliggende utforming er kraftomdannelsesanordningen 16 iboende i resonanshulbjelkeelementet 43 når det benyttes for å måle trykk, da trykket som tilføres av kraftomdannelseskommunikasjonsanordningen 17 avstiver (og derfor forandrer resonansfrekvensen til) resonanshulbjelkeelementet 43. Detaljene ved utformingen av oscillatoranordningen 20 er noe forskjellig fra dem på fig. 3. Oscillasjon av hulbjelken 43 tilveiebringes av vibratoranordningen 44 In the present design, the power conversion device 16 is inherent in the resonant hollow beam element 43 when used to measure pressure, as the pressure applied by the power conversion communication device 17 stiffens (and therefore changes the resonant frequency of) the resonant hollow beam element 43. The details of the design of the oscillator device 20 are somewhat different from those in Fig. . 3. Oscillation of the hollow beam 43 is provided by the vibrator device 44

som er en elektromekanisk innretning såsom et piezoelektrisk krystallelement, en bimorf celle (to krystallelementer såsom Rochellesalter i fast kombinasjon og anordnet for å virke which is an electromechanical device such as a piezoelectric crystal element, a bimorph cell (two crystal elements such as Rochelle salts in fixed combination and arranged to act

som en mekanisk transduktor) eller lignende. Vekselstrømmen eller pulserende elektrisk energi for drift av vibratoren utledes fra den opto-elektriske transduktor 24, som kan være en fotocelle, fotodiode ellr lignende. Ved endepunktet 23 such as a mechanical transducer) or the like. The alternating current or pulsating electrical energy for operating the vibrator is derived from the opto-electric transducer 24, which may be a photocell, photodiode or the like. At the endpoint 23

for den fiberoptiske bane rettes strålingsenergi mot den tilliggende transduktor 24. Plassert mellom endepunktet 23 for the fiber optic path, radiation energy is directed towards the adjacent transducer 24. Placed between the end point 23

og transduktoren 24, og i hvert fall delvis blokkerende lysbanen derimellom, er en speilende eller reflekterende avbryter 41 som er festet til enden på det hule bjelkeresonanselement 43. For å opprettholde det korrekte faseforhold for pålitelig oscillasjon er utgangen på transduktoren 24 under påvirkning av en vanlig fasevekslerkrets 42 før forbindelsen med vibratoren 3 via elektriske forbindelsesledningsanordninger 28. Fasevekslerkretsen 42 innbefatter minst én av de følgende and the transducer 24, and at least partially blocking the light path therebetween, is a specular or reflective interrupter 41 attached to the end of the hollow beam resonant element 43. To maintain the correct phase relationship for reliable oscillation, the output of the transducer 24 is under the influence of a common phase shifter circuit 42 prior to the connection with the vibrator 3 via electrical connection line devices 28. The phase shifter circuit 42 includes at least one of the following

impedanser: kapasitiv, induktiv og/eller motstand, slik det kreves for veksling av fasevinkelen til drivstrømmen slik at den overskrider 0° og forblir mindre enn 180° gjennom frekensområdet for elementet 43. impedances: capacitive, inductive and/or resistive, as required to change the phase angle of the driving current so that it exceeds 0° and remains less than 180° throughout the frequency range of element 43.

Den fysiske anordning av oscillatorelementene 23, 41, 24, 43 og 44 er slik at CW strålingsenergi rettes mot transduktoren 24 fra endepunktet 23, og et elektrisk signal dannes, som er fasevekslet etter behov (se ovenfor) og tilføres til vibratoranordningen 44 som elektromekanisk bringer resonans-hulb jelkeelementet 43 til å bevege seg fra sin stabile.stil-ling. Til enden av resonanselementet 43 er det festet en avbryter 41 som er plassert for avbrytelse av strålingsenergibanen ved elektromekanisk avbøyning for resonanselementet 43. Ved avbrytning av strålingsenergien vil en speilende eller reflekterende del av avbryteren reflektere strålingsenergien tilbake langs banen 14. Under denne periode av redusert drivkraft vil resonanselementet 43 returnere i retning av sin stabile posisjon til tilstrekkelig strålingsenergi er tillatt å passere av avbryteren og igjen treffe transduktoren for å danne vibratorens drivkraft. The physical arrangement of the oscillator elements 23, 41, 24, 43 and 44 is such that CW radiation energy is directed towards the transducer 24 from the end point 23, and an electrical signal is generated, which is phase-shifted as required (see above) and supplied to the vibrator device 44 which electromechanically brings resonance helps the jel element 43 to move from its stable position. Attached to the end of the resonant element 43 is an interrupter 41 which is positioned to interrupt the radiant energy path by electromechanical deflection of the resonant element 43. When interrupting the radiant energy, a specular or reflective part of the interrupter will reflect the radiant energy back along the path 14. During this period of reduced driving force the resonant element 43 will return in the direction of its stable position until sufficient radiant energy is allowed to pass by the interrupter and again strike the transducer to form the driving force of the vibrator.

Oscillasjonen er således initiert og opprettholdt ved den naturlige resonansfrekvens for resonanshulbjelkeelementet. En trykk (P-j) -forandring som innføres via kommunikas jons-anordningen 17 i hulbjelkehulrommet, vil variere stivheten for hulbjelken og derved forandre oscillasjonsfrekvensen. The oscillation is thus initiated and maintained at the natural resonant frequency of the resonant hollow beam element. A pressure (P-j) change introduced via the communication device 17 in the hollow beam cavity will vary the stiffness of the hollow beam and thereby change the oscillation frequency.

Fremdeles under henvisning til fig. 4 blir inngangs-kraften i form av CW strålingsenergi tilført fra tilførsels-kildeanordningen 19 via etter hverandre følgende baner 11 Still referring to fig. 4, the input power in the form of CW radiation energy is supplied from the supply source device 19 via successive paths 11

og 14 til endepunktet 23. Avbryteren 41 innbefatter reflek-sjonsanordninger for effektivt å reflektere minst en del av strålingsenergien tilbake langs banen 14 (som beskrevet) for å snu stråleavbøyningsspeilet 13, som påny retter den pulserende strålingsenergi som reflekteres av avbryteren 41 til signaldetektoren 18 via banen 15, for bestemmelse av oscillatorens 20 frekvens. and 14 to the end point 23. The interrupter 41 includes reflection means to effectively reflect at least a portion of the radiant energy back along the path 14 (as described) to turn the beam deflection mirror 13, which redirects the pulsed radiant energy reflected by the interrupter 41 to the signal detector 18 via the path 15, for determining the frequency of the oscillator 20.

En utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter bruken av et antall signaler på den enkelte fiberoptiske bane på An embodiment of the present invention comprises the use of a number of signals on the individual fiber optic path on

den måte som er vist ved dobbelresonatorsensoren 50 på fig. 5. the way shown by the double resonator sensor 50 in fig. 5.

Elementene i en slik dobbelresonatorsensor 50 innbefatter enrgikildetilførselsanordninger 19, den stø (CW) strålingsenergibane 11,' et omvendt stråleavbøyningsspei1 13, en første toveis-strålingsenergibane 14, en første avbøyet pulserende strålingsenergibane 15, sensorstråleoppspalter/kombinator 51, en andre toveis-strålingsenergibane 52, en tredje toveis-strålingsenergibane 53, en første sensor 54 og andre sensor 55, detektorstrålespalter 56, andre og tredje pulserende strålingsenergibaner 57, 58, første og andre detektorbølge-lengdefiltere 59 og 60, første og andre detektorer 61 og 62 og deres respektive første og andre utgangssignaler 63 The elements of such a dual resonator sensor 50 include power source devices 19, the continuous (CW) radiation energy path 11, an inverted beam deflection mirror 13, a first bidirectional radiation energy path 14, a first deflected pulsed radiation energy path 15, sensor beam splitter/combiner 51, a second bidirectional radiation energy path 52, a third bidirectional radiant energy path 53, a first sensor 54 and second sensor 55, detector beam slits 56, second and third pulsed radiant energy paths 57, 58, first and second detector wavelength filters 59 and 60, first and second detectors 61 and 62 and their respective first and other output signals 63

og 64, og første og andre sensorbølgelengdefiltere 65 ogand 64, and first and second sensor wavelength filters 65 and

66. 66.

I dualsensorenheten på fig. 5 vil sensorspalteren/ kombinatoren 51 oppdele den innkommende, stø CW strålingsenergi ved port A i to (eller flere) strålingsenergisignaler som følger separat utgangsbane. (Sensorspalteren/kombinatoren 51 diskuteres mer detaljert nedenfor). Spalteren/kombinatorens utgangsporter B og C er således separert fra hverandre. Toveis-banene 52 og 53 leder strålingsenergien til sensorene 54 In the dual sensor unit of fig. 5, the sensor splitter/combiner 51 will split the incoming, steady CW radiant energy at port A into two (or more) radiant energy signals that follow separate output paths. (The sensor splitter/combiner 51 is discussed in more detail below). The output ports B and C of the splitter/combiner are thus separated from each other. The two-way paths 52 and 53 conduct the radiation energy to the sensors 54

og 55. I hver sensor 54, 55 er det vist et separat bølgelengde-filter 65, 66 som er plassert mellom enden av den fiberoptiske bane (52, 53) og den avspeilede eller reflekterende flate. and 55. In each sensor 54, 55, a separate wavelength filter 65, 66 is shown which is placed between the end of the fiber optic path (52, 53) and the reflected or reflective surface.

(Eksempler på dobbelt-bølgelengdefiltrering.er vist på fig.(Examples of dual-wavelength filtering are shown in Fig.

7 og beskrevet nedenfor i forbindelse med fig. 7). Alternativt til diskrete filtere kan de speilende eller reflekterende områder av resonanselement/avbryter bli belagt med ett eller flere ekstremt tynne belegg som er følsomme for en spesiell bølgelengde for å begrense bølgelengden til det reflekterte signal. Hvert separate filterelement 65, 66 (eller belagt speilflate) er spesifikk for en annen bølgelengde og begrenser bølgelengden for den returnerte strålingsenergi. Sensorene 54 og 55 er lignende de oscillatoranordningene 20 som tidligere er beskrevet, med unntak av at filtrene 65 og 66 (eller de belagte speilflater) begrenser bølgelengden for strålingsenergien som returneres, slik at en spesiell (og forskjellig) bølgelengde er forbundet med hver sensor 54, 55. Utgangen 7 and described below in connection with fig. 7). As an alternative to discrete filters, the specular or reflective areas of the resonant element/interrupter can be coated with one or more extremely thin coatings that are sensitive to a particular wavelength to limit the wavelength of the reflected signal. Each separate filter element 65, 66 (or coated mirror surface) is specific to a different wavelength and limits the wavelength of the returned radiant energy. The sensors 54 and 55 are similar to the oscillator devices 20 previously described, except that the filters 65 and 66 (or the coated mirror surfaces) limit the wavelength of the radiant energy that is returned, so that a particular (and different) wavelength is associated with each sensor 54 , 55. The exit

63, 64 på hver respektiv detektor 61, 62 er relatert til den fysiske størrelse som blir målt. 63, 64 on each respective detector 61, 62 is related to the physical quantity being measured.

Strålespalteren 51 utgjør en optisk innretning for oppeling av en stråle i to eller flere separate stråler. Eksempler på enkle strålespaltere innbefatter: 1) en tynn plate av lystransmitterende glass, ofte spesielt reflekterende belagt, som f.eks. ved metallisering, innsatt i en stråle i en vinkel for å avdele en del av strålen i en annen retning; og 2) to rettvinklede prismer som er limt sammen ved deres hypotenusflater, hvor en av hypotenusflåtene kan være delvis reflekterende belagt. Når en stråle føres gjennom, vil deler av stråleenergien bli avbøyet i vinkler bestemt av stillingen for prismeflåtene og retningen for indikatorlyset. Alternativt kan mer enn én mindre optisk fiber motta energi fra minst én større optisk fiber og oppdele energien fra den større fiber i de mindre fibre. Hvilken som helst kjent lys- eller strålingsenergispalter og/eller spalter/kombinator som er ekvivalent i funksjon til det ovenstående, kan benyttes i stedet; eksempelet som er beskrevet her, er bare for illustra-sjonsformål. The beam splitter 51 forms an optical device for splitting a beam into two or more separate beams. Examples of simple beam splitters include: 1) a thin plate of light-transmitting glass, often with a special reflective coating, such as in metallization, inserted into a beam at an angle to divide part of the beam in another direction; and 2) two right-angled prisms glued together at their hypotenuse faces, where one of the hypotenuse faces may be partially reflective coated. When a beam is passed through, parts of the beam energy will be deflected at angles determined by the position of the prism floats and the direction of the indicator light. Alternatively, more than one smaller optical fiber can receive energy from at least one larger optical fiber and split the energy from the larger fiber into the smaller fibers. Any known light or radiant energy splitter and/or splitter/combiner equivalent in function to the above may be used instead; the example described here is for illustration purposes only.

Det skal nå vises til fig. 6, hvor det er vist en spek-tralfordelingskurve 70 for en IR (infrarød) LED (lysutsendende diode), med hvilken det er overlagret separate båndpass-reaksjonskurver 71, 72 for to diskrete bølgelengder for strålingsenergi innenfor spektralutgangen for LED. Båndpasskurvene 71, 72 som er vist, er produktet av flerelags-strålingsenergi-refleksjoner eller overføringsbelegg. Bruk av reflekterende belegg er foretrukket, da det er mer strålingsenergieffektiv. Reference should now be made to fig. 6, where is shown a spectral distribution curve 70 for an IR (infrared) LED (light emitting diode), with which are superimposed separate bandpass response curves 71, 72 for two discrete wavelengths of radiant energy within the spectral output of the LED. The bandpass curves 71, 72 shown are the product of multilayer radiant energy reflections or transmission coatings. The use of reflective coatings is preferred, as it is more radiant energy efficient.

I det foreliggende tilfelle skriver kurvene 71, 72 seg fra strålingsenergi som er ført gjennom filtre såsom den type som er vist på fig. 5 (59, 60, 65, 66). Videre selektivitet (f.eks. en smalere reaksjonskurve) kan bli oppnådd ved å utstyre resonanselementet med flerlags-strålingsenergireflek-terende speilbelegg eller elementer og således tillate multip-pelsensorretursignaler på en enkelt fiberoptisk bane. In the present case, the curves 71, 72 are written from radiation energy which has been passed through filters such as the type shown in fig. 5 (59, 60, 65, 66). Further selectivity (eg, a narrower response curve) can be achieved by equipping the resonant element with multi-layer radiant energy reflecting mirror coatings or elements and thus allowing multiple sensor return signals on a single fiber optic path.

Fig. 7 illustrerer en utførelse av oppfinnelsen for gjennomføring av funksjonen av en trykksensor 80 og innbefatter toveis-strålingsenergibanen 14, kraftomdannelseskommunikasjons anordning 17, som i dette tilfelle er en trykkommunikasjonsanordning såsom en slange eller et rør, resonanselementet 22, den fiberoptiske baneendedel 23, strålingsenergi til elektrisk energi-transduktoren 24, isolatoren 25, omformeren 26, faseveksleranordningen 27, den elektriske forbindelsesanordning 28, endestøttekonstruksjonen 29, den magnetiske feltkildeanordning (nord) 30 og (syd) 31, ramme 32, diafragma 81 med et forsterket og/eller styrket sentralområde 83, den forbelastede fjær 82, det første kammer 83, trykkammeret 85, skilledelen 86 og porten 88. Fig. 7 illustrates an embodiment of the invention for carrying out the function of a pressure sensor 80 and includes the two-way radiant energy path 14, power conversion communication device 17, which in this case is a pressure communication device such as a hose or tube, the resonant element 22, the fiber optic path end part 23, radiant energy to the electrical energy transducer 24, isolator 25, converter 26, phase changer device 27, electrical connection device 28, end support structure 29, magnetic field source device (north) 30 and (south) 31, frame 32, diaphragm 81 with a reinforced and/or reinforced central region 83, the preloaded spring 82, the first chamber 83, the pressure chamber 85, the separator 86 and the port 88.

Ved utførelsen på fig. 7 er resonanselementet 22 enIn the embodiment in fig. 7, the resonant element 22 is a

tråd eller et bånd som er strukket mellom endestøttekonstruk-sjonen 29 og difragmaet 81 som forsegler første kammer 84 thread or a band stretched between the end support structure 29 and the diaphragm 81 which seals the first chamber 84

fra trykkammeret 85. Det sentrale område 83 på diafragmaet 81 er forsterket for festing av resonanselementet 22 som holdes under strekk av den forbelastede fjær 82 som tvinger diafragmaet bort fra skilleveggen 86. Resonanselementet 22 from the pressure chamber 85. The central area 83 of the diaphragm 81 is reinforced for attachment of the resonant element 22 which is held under tension by the preloaded spring 82 which forces the diaphragm away from the partition wall 86. The resonant element 22

er plassert mellom den optiske banes endedel 23 og transduktoren 24 for i hvert fall delvis å blokkere banen mellom disse to. Trykk (P-j) er kommunisert til trykkammeret 85 via kommunikasjonsanordningen 17. Magneter 30, 31 danner et magnetisk felt som, når resonanselementet 22 er elektrisk energi-sert, bringer resonanselementet 22 til å bevege seg tilbake og frem mellom de permanente magnetpolflater i en retning vinkelrett til både retningen for strømmen i resonanselementet og det magnetiske felt. is placed between the end part 23 of the optical path and the transducer 24 to at least partially block the path between these two. Pressure (P-j) is communicated to the pressure chamber 85 via the communication device 17. Magnets 30, 31 form a magnetic field which, when the resonant element 22 is electrically energized, causes the resonant element 22 to move back and forth between the permanent magnet pole surfaces in a direction perpendicular to to both the direction of the current in the resonant element and the magnetic field.

Ved innpasning i et system under drift blir diafragmaet 81 på trykksensoren 80 utsatt for et trykk P som representerer den fysiske størrelse som kan måles. trykker mot diafragmaet When fitting into a system during operation, the diaphragm 81 of the pressure sensor 80 is exposed to a pressure P which represents the physical quantity that can be measured. presses against the diaphragm

81 og dets styringsområde 83 vil i forhold til trykket P^bevirke en forandring i strekket på resonanselementet- 22 81 and its control area 83 will, in relation to the pressure P^, cause a change in the tension of the resonant element- 22

og derfor vil dets resonansfrekvens variere i forhold til trykket P^. Resonanselementet bringes til å oscillere eller vibrere med en bestembar frekvens, av et elektrisk signal som utledes fra strålingsenergi som ledes via banen 14 fra en fjerntliggende strålingsenergitilførselskilde (ikke vist) til baneendepunktet 23. Når strålingsenergi (som kan være i form av lysenergi) treffer transduktoren 24, mottar resonans- and therefore its resonant frequency will vary in proportion to the pressure P^. The resonant element is caused to oscillate or vibrate at a determinable frequency by an electrical signal derived from radiant energy conducted via path 14 from a remote radiant energy supply source (not shown) to path end point 23. When radiant energy (which may be in the form of light energy) strikes the transducer 24, receives resonance-

elementet 22 et elektrisk signal via omformeren 26 som bevirker at resonanselementet 22 beveges (under innflytelse av det magnetiske felt som er tilveiebragt av magnetene 30, 31) the element 22 an electrical signal via the converter 26 which causes the resonant element 22 to move (under the influence of the magnetic field provided by the magnets 30, 31)

inn og ut av lysbanen mellom endepunktene 23 og transduktoren 24, lukker for lyset som når transduktoren 24 med en regelmessig hastighet, hvis frekvens avhenger av det strekk som utøves på resonanselementet 22 av diafragmaet 81. Resonanselementet 22 er et metallisk bånd med en reflekterende flate eller lignende. For tilbakemating av båndets resonansfrekvens blir lyset reflektert i en modulert form under lukkingen tilbake langs den samme bane 14 på hvilken det er ankommet og detekteres fjerntliggende i samsvar med den beskrivelse som tidligere er gitt ovenfor. En ytre port 88 kreves hvis manometertrykket skal måles; enheten kan bli evakuert og porten 88 forsegles hvis et absolutt trykk skal måles. in and out of the light path between the end points 23 and the transducer 24, closes the light reaching the transducer 24 at a regular rate, the frequency of which depends on the tension exerted on the resonant element 22 by the diaphragm 81. The resonant element 22 is a metallic band with a reflective surface or the like. To feed back the band's resonant frequency, the light is reflected in a modulated form during the closure back along the same path 14 on which it arrived and is detected remotely in accordance with the description previously given above. An outer port 88 is required if gauge pressure is to be measured; the unit may be evacuated and the port 88 sealed if an absolute pressure is to be measured.

Apparatet ifølge oppfinnelsen kan også måle temperatur. Dette kan gjøres på forskjellige måter, og valget av disse muligheter avhenger ofte av den anvendelse som temperatur-målingen er tenkt til. For eksempel kan en gassfylt kolbe (f.eks. 121 på fig. 11) bli forbundet til apparatet som beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 4 og trykkvariasjonene måles som beskrevet der. Det samme gassfylte kolbeapparat kan bli benyttet for å sette det indre av et hulrom under trykk, slik det er beskrevet på fig. 8, for å måle tempera-turer. Det er ofte særlig fordelaktig å kjenne den grad med hvilken temperaturen påvirker resonansfrekvensen til resonanselementet 22, for å identifisere nøyaktigheten av målingen. Fig. 8 illustrerer en vanlig slik situasjon, hvor trykket blir fjernmålt; temperaturen ved trykksensorstedet må bli målt for å identifisere tilstedeværelsen og graden av temperatur som forårsaket variasjoner i bestemmelsen av trykkmålingens nøyaktighet. The device according to the invention can also measure temperature. This can be done in different ways, and the choice of these options often depends on the application for which the temperature measurement is intended. For example, a gas-filled flask (e.g. 121 in Fig. 11) can be connected to the apparatus as described above in connection with Fig. 4 and the pressure variations are measured as described there. The same gas-filled flask apparatus can be used to pressurize the interior of a cavity, as described in fig. 8, to measure temperatures. It is often particularly advantageous to know the degree to which the temperature affects the resonant frequency of the resonant element 22, in order to identify the accuracy of the measurement. Fig. 8 illustrates a common such situation, where the pressure is measured remotely; the temperature at the pressure sensor location must be measured to identify the presence and degree of temperature that caused variations in the determination of the pressure measurement accuracy.

Måling av temperatur og trykk på fig. 8 gjennomføresMeasurement of temperature and pressure in fig. 8 is carried out

med en dobbeltsensorutforming av en temperaturkompensert trykksensor 90, innbefattende strålingsenergitilførselsanord-ninger 19, stø (CW) strålingsenergibane 11, omvendt stråle-avbøyningsspalter 13, første toveis-strålingsenergibane 14, første avbøyd pulserende strålingsenergibane 15, sensor- with a dual sensor design of a temperature compensated pressure sensor 90, including radiant energy delivery devices 19, continuous (CW) radiant energy path 11, reverse beam deflection slits 13, first bidirectional radiant energy path 14, first deflected pulsed radiant energy path 15, sensor

strålespalter/kombinator 51 (se omtalen til fig. 5), andre toveis-strålingsenergibane 52, tredje toveis-strålingsenergibane 53, detektorstrålespalter 56, andre pulserende strålingsenergibane 57, tredje pulserende strålingsenergibane 58, beam splitter/combiner 51 (see discussion of Fig. 5), second two-way radiation energy path 52, third two-way radiation energy path 53, detector beam slits 56, second pulsed radiation energy path 57, third pulsed radiation energy path 58,

første detektorbølgelengdefilter 59, andre detektorbølgelengde-filter 60, første sensorbølgelengdefilter 65, andre sensor-bølgelengdefilter 66, trykksensor 80 (se ovenstående diskusjon i forbindelse med fig. 7), temperaturdetektor 93 og dens utganssignal 91 (fig. 8), trykkdetektor 94 og dens trykkut-gangssignal 92 og temperatursensor 100 (diskusjon til fig. 9) . first detector wavelength filter 59, second detector wavelength filter 60, first sensor wavelength filter 65, second sensor wavelength filter 66, pressure sensor 80 (see above discussion in connection with Fig. 7), temperature detector 93 and its output signal 91 (Fig. 8), pressure detector 94 and its pressure output signal 92 and temperature sensor 100 (discussion to fig. 9).

Den temperaturkompenserte trykksensor 90 er i det vesentlige den samme som dobbeltresonatorsensoren 50 på fig. 5, bortsett fra bruken av spesielle temperatur- og trykksensorer 100, 80. Trykksensor 80 er beskrevet ovenfor; temperatursensor 100 (i det vesentlige den samme som oscillatoranordningen 20, som er beskrevet tidligere) er illustrert på fig. 9 og beskrevet i det følgende. The temperature compensated pressure sensor 90 is essentially the same as the double resonator sensor 50 of FIG. 5, except for the use of special temperature and pressure sensors 100, 80. Pressure sensor 80 is described above; temperature sensor 100 (essentially the same as the oscillator device 20, which has been described earlier) is illustrated in fig. 9 and described below.

Som på fig. 5 blir to separate signaler som representerer fysiske parametre i sensorene 80 henholdsvis 100 utviklet ved bruk av en enkelt strålingsenergikildeanordning (ikke vist) som energitilførselskilde og ledes langs en enkelt bane. De to signaler, her trykk og lokal temperatur ved trykksensorstedet, blir utviklet som to signaler med forskjellig bølgelengde og ført tilbake langs den samme enkelte fiberoptiske bane 14 for å bli separat detektert, og gir et temperatur relatert signal som kan være elektronisk relatert til trykksignalet og benyttet for å redusere temperaturen som forårsaker trykksignalfeil. As in fig. 5, two separate signals representing physical parameters in the sensors 80 and 100 respectively are developed using a single radiant energy source device (not shown) as an energy supply source and are conducted along a single path. The two signals, here pressure and local temperature at the pressure sensor location, are developed as two signals with different wavelengths and fed back along the same individual fiber optic path 14 to be separately detected, and provide a temperature related signal which can be electronically related to the pressure signal and used to reduce the temperature that causes pressure signal errors.

Fig. 9 viser skjematisk en enkel temperatursensor 100 særlig egnet for bruk til måling av omgivelsestemperatur innenfor en omhylling som inneholder en eller flere andre sensorer som måler temperaturpåvirkede fysiske størrelser, såsom trykk. Innbefattede elementer er: toveis-strålingsenergibane 14, endestøttekonstruksjon 21, resonanselement 22, fiberoptisk baneendedel 23, strålingsenergi til elektrisk energi-transduktor 24, omformer 26, fasevekslingsanordning (resistor) 27, elektrisk forbindelsesanordning 28, magnetisk feltkildeanordning 30 (N) og 31 (S), ramme 32, reflektor 101, forbiføring 102 og montering 103, elektrisk isolator 104 og endestøttekonstruksjon 105. Fig. 9 schematically shows a simple temperature sensor 100 particularly suitable for use for measuring ambient temperature within an enclosure that contains one or more other sensors that measure temperature-affected physical quantities, such as pressure. Included elements are: two-way radiant energy path 14, end support structure 21, resonant element 22, fiber optic path end part 23, radiant energy to electrical energy transducer 24, converter 26, phase change device (resistor) 27, electrical connection device 28, magnetic field source device 30 (N) and 31 (S ), frame 32, reflector 101, bypass 102 and mounting 103, electrical insulator 104 and end support structure 105.

Resonanselementet 22 er opphengt under strekk mellom første og andre endestøttekonstruksjon 21, 105 og er elektrisk isolert av isolasjonen 104 ved endestøtten 105. En forbindelse til endemonteringen 103 muliggjør festing av resonanselementet 22 ti isolatoren 104 og endestøtten 105. Faseveksleranordningen The resonance element 22 is suspended under tension between the first and second end support structures 21, 105 and is electrically isolated by the insulation 104 at the end support 105. A connection to the end assembly 103 enables the attachment of the resonance element 22 to the insulator 104 and the end support 105. The phase changer device

27 er innsatt for å innstille fasen for drivkraften innen-27 is inserted to set the phase for the driving force within

for det ønskede område (0°-180°). En fleksibel elektrisk leder forbinder den isolerte ende av resonanselementet 22 for the desired range (0°-180°). A flexible electrical conductor connects the insulated end of the resonant element 22

til omformerens 26 sekundære vinding. Reflektorelementet 101 er valgfritt; det er anordnet for å forbedre reflektivi-teten for resonanselementet 22 hvis dette ikke har tilstrekkelig lysreflektivitet eller hvis større lyseffektivitet er krevet. Ved valg av resonanselement 22 og ramme (basis eller hus) 32 av materialer med forskjellige temperaturkoeffisienter kan lokal temperatur bli nøyaktig målt. Resonansbåndet 22 to the converter's 26 secondary winding. The reflector element 101 is optional; it is arranged to improve the reflectivity of the resonant element 22 if this does not have sufficient light reflectivity or if greater light efficiency is required. By choosing resonant element 22 and frame (base or housing) 32 of materials with different temperature coefficients, local temperature can be accurately measured. The resonance band 22

i seg selv forblir frekvensuavhengig av temperaturen. Ved multippel sensorbruk som diskutert ovenfor i forbindelse med fig. 5, kan speilflaten være belagt med en eller flere strålingsenergifrekvensselektive belegg.for å begrense fre-kvensreaksjonen for den returnerte, lukkede energi. De gjenblivende deler og elementer virker nøyaktig som det i det vesentlige tilsvarende apparat på fig. 3 (beskrevet ovenfor), med unntak av de ovenstående forskjeller. itself remains frequency independent of temperature. In case of multiple sensor use as discussed above in connection with fig. 5, the mirror surface can be coated with one or more radiation energy frequency selective coatings to limit the frequency response of the returned, closed energy. The remaining parts and elements work exactly like the essentially corresponding apparatus in fig. 3 (described above), with the exception of the above differences.

Den forbedrede fiberoptiske fjernsensor er ideelt tilpassbar til utformingen av en belastningscellesensor 110 The improved fiber optic remote sensor is ideally adaptable to the design of a load cell sensor 110

som vist på fig. 10, hvilken sensor innbefatter toveis-strålingsenergibane 14, kraftomdannelseskommunikasjonsanordning 17, resonanselement 22, fiberoptisk baneendedel 23, strålingsenergi til elektrisk energi-transduktor 24, elektrisk isolator 25, omformer 26, faseveksleranordning 27, elektrisk forbindelsesanordning 28, magnetisk felt (nord) -anordning 30 og (syd) 31, belastning 111, belastningscellehus 112, første endevegg 113, andre endevegg 114, kammer 115 og endemontering 116. as shown in fig. 10, which sensor includes two-way radiant energy path 14, power conversion communication device 17, resonant element 22, fiber optic path end member 23, radiant energy to electric energy transducer 24, electric isolator 25, converter 26, phase changer device 27, electric connection device 28, magnetic field (north) device 30 and (south) 31, load 111, load cell housing 112, first end wall 113, second end wall 114, chamber 115 and end assembly 116.

Ved denne utforming virker sensoren i det vesentligeWith this design, the sensor essentially works

på samme måte som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 3, in the same way as previously described in connection with fig. 3,

med unntak av at den fysiske størrelse som måles, er et trykk som utøves direkte på hele belastningscellehuset 112 (og tilføres til huset 112 som en helhet istedenfor til endeveggen 113) av kraftomdannelsesanordningen 17, som er en krage eller leppe 17. På denne tegning er belastningen 11 except that the physical quantity being measured is a pressure exerted directly on the entire load cell housing 112 (and supplied to the housing 112 as a whole instead of to the end wall 113) by the power conversion device 17, which is a collar or lip 17. In this drawing, the load 11

vist skjematisk som en masse som påvirkes av tyngdekraften. Kragen eller leppen 17 på belastningscellen 110 kan være shown schematically as a mass affected by gravity. The collar or lip 17 of the load cell 110 can be

en integrert del av huset 112 eller et helt separat stykke. Dets funksjon er å overføre belastningskraften som utøves an integral part of the housing 112 or a completely separate piece. Its function is to transmit the load force exerted

til sideveggene på huset 112 istedenfor til endeveggen. 113,to the side walls of the house 112 instead of to the end wall. 113,

noe som kunne resultere i en falsk eller ukalibrert utgangs-avlesning. Det bør bemerkes at da sensoren måler den kraft som utøves av belastningen som en frekvensforandring istedenfor som en absolutt frekvensmåling for seg, kan belastningscellen bli anordnet på en hvilken som helst innstilling eller posisjon og fremdeles nøyaktig måle den kraft som utøves med liten eller ingen uoverensstemmelse på grunn av denne posisjon eller innstilling. which could result in a false or uncalibrated output reading. It should be noted that since the sensor measures the force exerted by the load as a frequency change rather than as an absolute frequency measurement per se, the load cell can be arranged at any setting or position and still accurately measure the force exerted with little or no discrepancy on due to this position or setting.

Fig. 11 er et forenklet skjematisk riss av en resonans-hulromtemperatursensor 120 for en fluidumfylt kolbe i samsvar med en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse, og hvilken sensor innbefatter toveis-strålingsenergibane 14, kraftkommuni-kasjonsanordning 17 (vist i delsnitt) som i dette tilfelle er en trykkommunikasjonsanordning, fiberoptisk baneendedel 23, strålingsenergi til elektrisk energi-transduktor 24, elektrisk forbindelsesanordning 28, reflekterende avbryter 41, fasevekslerkrets 42, resonanshulbjelkeelement 43 (vist i delvis snitt), vibratoranordning 44 og den fluidumfylte, temperaturfølsomme beholder 121,. som inneholder et temperatur-følsomt fluidum 122. Vanlige fylte damptrykkteknikker kan bli benyttet for å unngå temperatureffekter på fyllings-fluidumet. Fig. 11 is a simplified schematic diagram of a resonant cavity temperature sensor 120 for a fluid-filled flask in accordance with another embodiment of the present invention, and which sensor includes bidirectional radiant energy path 14, power communication device 17 (shown in section) as in this case is a pressure communication device, fiber optic path end member 23, radiant energy to electrical energy transducer 24, electrical connection device 28, reflective interrupter 41, phase shifter circuit 42, resonant hollow beam element 43 (shown in partial section), vibrator device 44 and the fluid-filled, temperature-sensitive container 121,. containing a temperature-sensitive fluid 122. Conventional filled vapor pressure techniques may be used to avoid temperature effects on the fill fluid.

Bruken av denne utførelse er i det vesentlige lik den som er beskrevet for basissensoroscillatoranordningen 40 The use of this embodiment is substantially similar to that described for the base sensor oscillator device 40

i forbindelse med fig. 4, bortsett fra den spesielle kraftomdannelsesanordning, en fluidumfylt, temperaturfølsom fluidumbeholder 121 som kan inneholde hvilket som helst egnet tempera-turfølsomt fluidum 122, enten gass eller væske. Ved denne in connection with fig. 4, apart from the particular power conversion device, a fluid-filled, temperature-sensitive fluid container 121 which may contain any suitable temperature-sensitive fluid 122, either gas or liquid. By this one

anordning kan kraftomdannelseskommunikasjonsanordningen være et rør eller et kapillarrør, som er forbundet til hulbjelkeresonanselementet 43 og den temperaturfølsomme fluidumbeholder 121, som kan være kolbeformet etter ønske. Temperaturfor-andringer som påvirker beholderen 121, utvider eller sammen-trekker fluidumet som befinner seg i den. Fluidumutvidelse kommuniseres til hulrommet i hulbjelkeresonanselementet 43 device, the power conversion communication device may be a tube or a capillary tube, which is connected to the hollow beam resonant element 43 and the temperature-sensitive fluid container 121, which may be flask-shaped as desired. Temperature changes affecting the container 121 expand or contract the fluid contained therein. Fluid expansion is communicated to the cavity of the hollow beam resonance element 43

og bevirker at resonansfrekvensen for dette forandres.and causes the resonance frequency for this to change.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet ved at denAlthough the invention has been described in that it

har optisk tilført bruksenergi og blir optisk avfølt, er det klart at den elektromekaniske drivdel av oscillatoren kan avbrytes hvis ønsket for å stoppe oscillasjonen. has optically supplied useful energy and is optically sensed, it is clear that the electromechanical drive part of the oscillator can be interrupted if desired to stop the oscillation.

Fig. 12 er et forenklet skjematisk riss som illustrerer en utførelse av oppfinnelsen beregnet på visse anvendelser ved hvilke elektriske lavnivåsignaler er tilgjengelige for ytterligere elektrisk signalkommunikasjon og innbefatter toveis-strålingsenergibane 14, endestøttekonstruksjon 21, resonanselement 22, fiberoptisk baneendedel 23, strålingsenergi til elektrisk energi-transduktor 24, omformer 26, fasestabilisatoranordning 27, elektrisk forbindelsesanordning 28, endestøttekonstruksjon 29, bryter 131, endemontering 132 og isolator 133. Fig. 12 is a simplified schematic drawing illustrating an embodiment of the invention intended for certain applications in which low-level electrical signals are available for further electrical signal communication and includes bidirectional radiant energy path 14, end support structure 21, resonant element 22, fiber optic path end portion 23, radiant energy to electrical energy- transducer 24, converter 26, phase stabilizer device 27, electrical connection device 28, end support structure 29, switch 131, end assembly 132 and insulator 133.

Endemonteringen 132 og isolatoren 133 er som tidligere beskrevet i forbindelse med punktene 25 og 87 (fig. 3 og 7). Med unntak av bryter 131 er de gjenblivende elementer beskrevet i forbindelse med fig. 3. Bryter 131 (SW^) er i stand til å avbryte tilbakeføringssignalet til de elektriske signaler, og som sådan er den en utmerket innretning til å starte og stoppe disse signaler. Som en forseglet magnetisk reagerende tungebryter utgjør den en ideell begrensnings-bryter eller annen oscillasjonsavbryter. To eller flere normalt lukkede innretninger kan bli forbundet i serie med bryteren 131, eller to eller flere vanligvis åpne bryterinnretninger kan bli forbundet parallelt med bryter 131 for å gi multiple avbryterfunksjoner. Tilleggsbrytere plassert ved andre steder kan være anvendbare i forskjellig områdeidenti fikasjon eller posisjonsplassering og referansebruk. Alternativt kan et et elektrisk signal bli utledet direkte fra endedelene 134, 135, som på fig. 13, og benyttet for ytterligere elektrisk kommunikasjon; dette er vanligvis et lavnivåsignal. The end assembly 132 and the insulator 133 are as previously described in connection with points 25 and 87 (fig. 3 and 7). With the exception of switch 131, the remaining elements are described in connection with fig. 3. Switch 131 (SW^) is capable of interrupting the feedback signal of the electrical signals, and as such is an excellent device for starting and stopping these signals. As a sealed magnetically responsive reed switch, it makes an ideal limit switch or other oscillation interrupter. Two or more normally closed devices may be connected in series with switch 131, or two or more normally open switch devices may be connected in parallel with switch 131 to provide multiple interrupt functions. Additional switches located at other locations may be useful in different area identification or position location and reference uses. Alternatively, an electrical signal can be derived directly from the end parts 134, 135, as in fig. 13, and used for further electrical communication; this is usually a low-level signal.

Utførelsen på fig. 13 er i det vesentlige lik den påThe embodiment in fig. 13 is substantially similar to that on

fig. 12, bortsett fra eliminasjonen av bryteren (S1) 131fig. 12, except for the elimination of the switch (S1) 131

på fig. 12 og innføringen av elektriske kontakter 134, 135on fig. 12 and the introduction of electrical contacts 134, 135

på fig. 13 for å muliggjøre direkte elektrisk og/eller optisk krafttilførsel/avføling for apparatet. Disse elektriske kontakter kan også bli benyttet for deteksjon, lokal indikasjon og/eller kalibreringsformål. Det samme er tilfellet i mange av de andre utførelser av oppfinnelsen som er beskrevet her. Hvis benyttet i elektrisk driftstilstand, kan bøylen 140 mellom endedelene 141 og 135 bli kuttet for å unngå belastning av transduktoren. En bryter kan innsettes istedenfor bøylen 1 40 . on fig. 13 to enable direct electrical and/or optical power supply/sensing for the apparatus. These electrical contacts can also be used for detection, local indication and/or calibration purposes. The same is the case in many of the other embodiments of the invention described here. If used in the electrical operating condition, the hoop 140 between the end parts 141 and 135 can be cut to avoid stressing the transducer. A switch can be inserted instead of the bracket 1 40 .

Det skal til slutt vises til fig. 14, hvor to rissFinally, reference should be made to fig. 14, where two drawings

av trådposisjon og drivstrøm er vist, hvor den relative fase for strømmene er korrekt på fig. 14B og vekslet med 90° (ukor-rekt på fig. 14A). Stabil operasjon er illustrert av fig. 14B. Drivstrøm er bare tilgjengelig når den reflekterende del av resonanselementet ikke hindrer lys i å nå transduktoren. of wire position and driving current is shown, where the relative phase of the currents is correct in fig. 14B and alternated by 90° (incorrectly in fig. 14A). Stable operation is illustrated by fig. 14B. Drive current is only available when the reflective part of the resonant element does not prevent light from reaching the transducer.

Claims (38)

1. Optisk drevet oscillerende resonanselementapparat, karakterisert ved at det omfatter: a) et resonanselement som utsettes for en belastningskraft, b) en strålingsenergikildeanordning for tilveiebringelse av strålingsenergi, c) en enkel kommunikasjonsbaneanordning for å kanalisere strålingsenergien i en første retning til et endepunkt hosliggende til resonanselementet, d) en transduktoranordning, i stand til å omdanne strålingsenergi til elektrisk energi, hosliggende til resonanselementet og motsatt til nevnte endepunkt, for dannelsen av en elektrisk strøm som utledes fra størrelsen av strålingsenergien som kommer fra endepunktet, e) en elektrisk drivanordning som er elektrisk forbundet med transduktoren for å indusere bevegelse for resonanselementet på tvers mellom transduktoren og endepunktet med en frekvens som er relatert til resonansfrekvensen for resonanselementet, og f) en reflekterende anordning, forbundet med resonanselementet og plassert mellom endepunktet og transduktoranordningen under bevegelse av resonanselementet, for refleksjon i hvert fall av en del av strålingsenergien langs minst en del av kommunikasjonsbanen i en andre retning motsatt til den første retning.1. Optically driven oscillating resonant element apparatus, characterized in that it comprises: a) a resonant element subjected to a loading force, b) a radiant energy source device for providing radiant energy, c) a simple communication path device for channeling the radiant energy in a first direction to an end point adjacent to the resonant element; d) a transducer device, capable of converting radiant energy into electrical energy, adjacent to the resonant element and opposite to said end point, for the generation of an electric current derived from the magnitude of the radiant energy coming from the end point, e) an electrical drive device electrically connected to the transducer to induce motion of the resonant element transversely between the transducer and the endpoint at a frequency related to the resonant frequency of the resonant element, and f) a reflective device, connected to the resonant element and placed between the end point and the transducer device during movement of the resonant element, for reflection of at least part of the radiation energy along at least part of the communication path in a second direction opposite to the first direction. 2. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at resonanselementet som utsettes for en belastningskraft, er et bånd.2. Oscillating resonance element device according to claim 1, characterized in that the resonance element which is subjected to a loading force is a band. 3. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at resonanselementet som utsettes for en belastningskraft, er en resonanshulbjelke-konstruks jon.3. Oscillating resonant element device according to claim 1, characterized in that the resonant element which is subjected to a loading force is a resonant hollow beam construction. 4. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 3, karakterisert ved at resonanshulbjelke-konstruksjonen er en utkragende innretning.4. Oscillating resonant element device according to claim 3, characterized in that the resonant hollow beam construction is a cantilever device. 5. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at strålingsenergien som tilveiebringes av strålingsenergikildeanordningen, har en bølgelengde mellom 10 3 og 10 <5> Ångstrøm.5. Oscillating resonant element device according to claim 1, characterized in that the radiation energy provided by the radiation energy source device has a wavelength between 10 3 and 10 <5> Angstroms. 6. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 5, karakterisert ved at strålingsenergien som tilveiebringes av strålingsenergikildeanordningen, for-trinnsvis har en bølgelengde mellom ca. 1000 og ca. 4000 Ång-strøm .6. Oscillating resonant element device according to claim 5, characterized in that the radiation energy provided by the radiation energy source device preferably has a wavelength between approx. 1000 and approx. 4000 Ang-current . 7. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 5, karakterisert ved at strålingsenergien som tilveiebringes av strålingsenergikildeanordningen, for-trinnsvis har en bølgelengde mellom ca. 4000 og ca. 7000 Ång-strøm.7. Oscillating resonant element device according to claim 5, characterized in that the radiation energy provided by the radiation energy source device preferably has a wavelength between approx. 4000 and approx. 7000 Angstroms. 8. Oscillerende resonanselementapparat ifølge.krav 5, karakterisert ved at strålingsenergien som tilveiebringes av strålingsenergikildeanordningen, har en bølgelengde mellom ca. 7000 og 100 000 Ångstrøm.8. Oscillating resonant element device according to claim 5, characterized in that the radiation energy provided by the radiation energy source device has a wavelength between approx. 7,000 and 100,000 Angstroms. 9. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at strålingsenergien som tilveiebringes av strålingsenergikildeanordningen, er inkoherent.9. Oscillating resonant element device according to claim 1, characterized in that the radiation energy provided by the radiation energy source device is incoherent. 10. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at strålingsenergien som tilveiebringes av strålingsenergikildeanordningen, er koherent.10. Oscillating resonant element device according to claim 1, characterized in that the radiation energy provided by the radiation energy source device is coherent. 11. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at de kommuniserende baneanordninger omfatter en enkel fiberoptisk strålingsenergi-passas je.11. Oscillating resonant element device according to claim 1, characterized in that the communicating path devices comprise a simple fiber optic radiation energy passage. 12. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at kommunikasjonsbanen omfatter en sekvensiell serie av strålingsenergipassasje-elementer langs en enhetlig bane.12. Oscillating resonant element apparatus according to claim 1, characterized in that the communication path comprises a sequential series of radiation energy passage elements along a uniform path. 13. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at strålingsenergien som tilveiebringes av strålingsenergikildeanordningen, er i det vesentlige stø og umodulert.13. Oscillating resonant element apparatus according to claim 1, characterized in that the radiation energy provided by the radiation energy source device is essentially steady and unmodulated. 14. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den reflekterende anordning videre innbefatter en separat, reflekterende element-anordning som er forbundet med resonanselementet, hvilket reflekterende element er plassert i hvert fall delvis mellom strålingsenergiendepunktet og transduktoranordningen for å reflektere i hvert fall en del av strålingsenergien tilbake opp kommunikasjonsbaneanordningen i motsatt retning og synkront med det oscillerende resonanselement.14. Oscillating resonant element device according to claim 1, characterized in that the reflective device further includes a separate, reflective element device which is connected to the resonant element, which reflective element is placed at least partially between the radiation energy endpoint and the transducer device to reflect at least a part of the radiation energy back up the communication path device in the opposite direction and synchronously with the oscillating resonant element. 15. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det videre innbefatter en omformerimpedanstilpasset anordning med minst første og andre vindinger, hvor transduktorutgangsstrømmen er koblet til den første vinding og resonanselementets drivanordning er forbundet til den andre vinding.15. Oscillating resonant element apparatus according to claim 1, characterized in that it further includes a converter impedance matched device with at least first and second windings, where the transducer output current is connected to the first winding and the resonant element's drive device is connected to the second winding. 16. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 15, karakterisert ved at det videre omfatter faseveksleranordninger for å bevirke faseforsinkelse for drivstrømmen og være mellom 0° og 180°.16. Oscillating resonant element apparatus according to claim 15, characterized in that it further comprises phase changer devices to effect a phase delay for the drive current and be between 0° and 180°. 17. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den elektriske drivanordning i denne omfatter: a) en magnetisk kraftforspenningsanordning for dannelsen av et magnetisk felt rundt resonanselementet, b) en anordning for å kommunisere mellom transduktorens elektriske energiutgang og de respektive ender av resonanselementet og føring av transduktorutgangsstrømmen derigjennom for å danne et elektromagnetisk felt, og c) en anordning for å indusere bevegelse for resonanselementet mellom transduktoranordningen og strålings-energiens endepunkt ved samvirke mellom den magnetiske kraftforspenningsanordning og det elektromagnetiske felt.17. Oscillating resonant element device according to claim 1, characterized in that the electrical drive device therein comprises: a) a magnetic force biasing device for the formation of a magnetic field around the resonant element, b) a device for communicating between the transducer electrical energy output and the respective ends of the resonant element and conducting the transducer output current therethrough to form an electromagnetic field, and c) a device for inducing movement of the resonant element between the transducer device and the end point of the radiant energy by interaction between the magnetic force biasing device and the electromagnetic field. 18. Oscillerende resonanselementapparat ifølge krav 3, karakterisert ved at den elektriske drivanordning i denne omfatter: a) en piezoelektrisk vibratoranordning for omdanning av elektrisk energi til mekanisk bevegelse for resonanselementet, og b) en anordning for kommunikasjon mellom transduktorens elektriske energiutgang og den piezoelektriske vibrator.18. Oscillating resonant element device according to claim 3, characterized in that the electrical drive device therein comprises: a) a piezoelectric vibrator device for converting electrical energy into mechanical motion for the resonant element, and b) a device for communication between the transducer's electrical energy output and the piezoelectric vibrator. 19. Kraftmålemetode i et optisk drevet oscillerende resonanselementapparat som omfatter et resonanselement som utsettes for en belastningskraft, med strålingsenergidrivkilde og anordninger for tilbakeføring av en signalverdi som er relatert til belastningskraften, karakterisert ved at metoden omfatter: a) utsettelse av en kildeende på en strålingsenergibane-anordning for en stø stråle av slik strålingsenergi, b) kommunisering av den stø strålingsenergi langs banen i en første retning til en fjerntliggende resonans-elementinnretning, og c) alternativt å bruke den kommuniserte strålingsenergi til intermitterende å drive resonanselementet i en oscillerende tilstand og å reflektere i hvert fall en del av strålingsenergien delvis langs banen i en andre, motsatt retning, hvor den elektriske energi utledes fra strålingsenergien under perioder når strålingsenergien ikke blir reflektert og blir benyttet til å understøtte oscillasjonen for resonanselementet.19. Force measurement method in an optically driven oscillating resonant element device comprising a resonant element which is subjected to a load force, with radiation energy drive source and devices for returning a signal value which is related to the load force, characterized in that the method comprises: a) exposing a source end of a radiant energy path device to a solid beam of such radiant energy, b) communicating the steady radiant energy along the path in a first direction to a remote resonant element device, and c) alternatively using the communicated radiant energy to intermittently drive the resonant element in an oscillating state and to reflect at least a portion of the radiant energy partially along the path in a second, opposite direction, where the electrical energy is derived from the radiant energy during periods when the radiant energy is not reflected and is used to support the oscillation for the resonant element. 20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at resonanselementet bringes til å oscillere på grunn av påvirkningen av et elektromagnetisk felt i et i det vesentlige fast magnetisk felt.20. Method according to claim 19, characterized in that the resonant element is caused to oscillate due to the influence of an electromagnetic field in an essentially fixed magnetic field. 21. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at resonanselementet bringes til å oscillere ved å utsette dette for mekanisk belastning som forårsakes ved direkte utøvelse av et elektrisk felt på et piezoelektrisk element.21. Method according to claim 19, characterized in that the resonant element is brought to oscillate by subjecting it to mechanical stress which is caused by the direct application of an electric field on a piezoelectric element. 22. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at frekvensen for reflekterte strålingsenergipulser relateres til verdien for belastningskraften som utøves på resonanselementet og videre omfatter det trinn å detektere den reflekterte strålingsenergi for å indikere belastnings-kraf tens verdi.22. Method according to claim 19, characterized in that the frequency of reflected radiation energy pulses is related to the value of the load force exerted on the resonant element and further includes the step of detecting the reflected radiation energy to indicate the value of the load force. 23. I et optisk drevet oscillerende resonanselementapparat som innbefatter et resonanselement som utsettes for en belastningskraft, med strålingsenergidrivkilde og anordninger for tilbakeføring av et antall signalverdier som er relatert til belastningskraften, omfatter fremgangsmåten: a) utsettelse av en kildeende på en strålingsenergibane-anordning for en stø stråle av strålingsenergi som innbefatter et antall bølgelengder som innbefatter minst første og andre bølgelengder, b) kommunikasjon av den stø stråle av strålingsenergi alngs banen i en første retning til en oppspaltingsanordning, hvilken oppspaltingsanordning oppdeler strålingsenergien i et antall adskilte baner, c) kommunikasjon av strålingsenergien fra minst en av antallet adskilte baner til en fjerntliggende resonans-elementinnretning, og d) alternativt å bruke den kommuniserte strålingsenergi til intermitterende drift av minst ett resonanselement i en oscillerende tilstand og å reflektere energi av en bølgelengde som velges fra minst en del av strålingsenergien langs minst en del av banen i en andre, motsatt retning hvor den elektriske energi utledes fra strålingsenergien under perioder når strålingsenergien ikke blir reflektert og benyttes til å forsterke oscillasjon for resonanselementet.23. In an optically driven oscillating resonant element apparatus comprising a resonant element subjected to a loading force, with a radiant energy drive source and means for returning a number of signal values related to the loading force, the method comprises: a) exposing a source end of a radiant energy path device to a steady beam of radiant energy comprising a number of wavelengths comprising at least first and second wavelengths; b) communicating the steady beam of radiant energy along the path in a first direction to a splitter, which splitter splits the radiant energy into a number of separate paths, c) communicating the radiant energy from at least one of the plurality of spaced paths to a remote resonant element device, and d) alternatively using the communicated radiant energy to intermittently operate at least one resonant element in an oscillating state and to reflect energy of a wavelength selected from at least part of the radiant energy along at least part of the path in a second, opposite direction in which the electrical energy is derived from the radiant energy during periods when the radiant energy is not reflected and is used to amplify oscillation for the resonant element. 24. Fremgangsmåte ifølge krav 23, karakterisert ved at resonanselementet bringes til å oscillere ved påvirkning av et elektromagnetisk felt i et i det vesentlige fast magnetisk felt.24. Method according to claim 23, characterized in that the resonant element is caused to oscillate by the influence of an electromagnetic field in an essentially fixed magnetic field. 25. Fremgangsmåte ifølge krav 23, karakterisert ved at resonanselementet bringes til å oscillere ved å utsette det samme for mekanisk belastning som forårsakes av direkte utøvelse av et elektrisk felt på et piezoelektrisk element.25. Method according to claim 23, characterized in that the resonant element is caused to oscillate by subjecting it to mechanical stress caused by the direct application of an electric field on a piezoelectric element. 26. Fremgangsmåte ifølge krav 23, karakterisert ved at den reflekterte strålingsenergi selektivt avdeles ved bølgelengde og detekteres for å indikere belastningskraft-verdien.26. Method according to claim 23, characterized in that the reflected radiation energy is selectively separated by wavelength and detected to indicate the load force value. 27. Optisk drevet sensor for fjernmåling av et antall belastningskrefter som er relatert til minst én fysikalsk parameter, karakterisert ved at den omfatter: a) en strålingsenergikildeanordning for tilveiebringing av strålingsenergi, b) et antall oscillerende resonanselementer som utsettes for minst to belastningskrefter som er relatert til minst én fysikalsk parameter, plassert fjerntliggende fra strålingsenergikildeanordningen, c) en enkelt kommunikasjonsbaneanordning for å kanalisere strålingsenergien i en første retning fra kildeanord-ningen, d) en anordning for oppdeling av den enkelte kommunikasjonsbane i et antall kommunikasjonsbaner, e) flere kommunikasjonsbaneanordninger for å kommunisere strålingsenergi langs hver av nevnte kommuniserende baner til tilsvarende enkelte endedelanordninger hosliggende hvert av resonanselementene, f) individuelle transduktoranordninger forbundet med hver bane og hvert endepunkt, hosliggende til hvert av resonanselementene og motsatt til de respektive tilsvarende endepunkter, for dannelsen av en elektrisk spenning fra strålingsenergien som kommer ut fra de respektive tilsvarende endepunkter, g) individuelle elektriske drivanordninger for å indusere bevegelse for hvert resonanselement på tvers mellom dets tilsvarende transduktor og respektive endepunkt for å lukke for strålingsenergi som når transduktoren, h) en reflekterende flate på hver av resonanselementene for modulering av strålingsenergien ved å reflektere minst en del av strålingsenergien langs minst en del av den kommuniserende bane i en andre retning motsatt til den første retning, i) en anordning for selektivt å separere strålingsenergien som returneres fra hver av resonanselementene ved bølge-lengden, og j) en anordning for å detektere modulasjonsfrekvensen for den tilbakeførte strålingsenergi som tilhører hvert av resonanselementene.27. Optically driven sensor for remote measurement of a number of load forces which are related to at least one physical parameter, characterized in that it comprises: a) a radiant energy source device for providing radiant energy, b) a number of oscillating resonant elements subjected to at least two loading forces related to at least one physical parameter, located remote from the radiant energy source device, c) a single communication path device for channeling the radiation energy in a first direction from the source device, d) a device for dividing the individual communication path into a number of communication paths, e) several communication path devices for communicating radiation energy along each of said communicating paths to corresponding individual end part devices adjacent to each of the resonant elements, f) individual transducer devices associated with each path and each endpoint, adjacent to each of the resonant elements and opposite to the respective corresponding endpoints, for the generation of an electrical voltage from the radiant energy emanating from the respective corresponding endpoints; g) individual electrical actuators to induce movement for each resonant element transversely between its corresponding transducer and respective endpoint to block radiant energy reaching the transducer; h) a reflective surface on each of the resonant elements for modulating the radiant energy by reflecting at least part of the radiant energy along at least part of the communicating path in a second direction opposite to the first direction, i) a device for selectively separating the radiant energy returned from each of the resonant elements at the wavelength, and j) a device for detecting the modulation frequency of the returned radiant energy belonging to each of the resonant elements. 28. Apparat ifølge krav 27, karakterisert ved at anordningen for selektivt å separere strålingsenergien om bølgelengden omfatter et bølgelengdeselektivt filterelement ved hjelp av hvilket strålingsenergien fra det respektive resonanselement passerer.28. Apparatus according to claim 27, characterized in that the device for selectively separating the radiation energy about the wavelength comprises a wavelength-selective filter element by means of which the radiation energy from the respective resonance element passes. 29. Apparat ifølge krav 27, karakterisert ved at anordningen for selektivt å separere strålingsenergi etter bølgelengde omfatter et annet bølgelengdeselektivt belegg på den reflekterende flate på hvert respektive resonanselement .29. Apparatus according to claim 27, characterized in that the device for selectively separating radiation energy by wavelength comprises another wavelength-selective coating on the reflective surface of each respective resonant element. 30. Apparat ifølge krav 2, for måling av en fluidumtrykkraft, hvor resonansbåndelementet innbefatter første og andre ender, og videre omfatter: g) en husanordning som danner en stiv omhylling med minst én endevegg i en omsluttende omhylling som har minst én sidevegg vinkelrett til og forbundet med nevnte endevegg, h) et trykkdiafragma avstandsplassert fra endeveggen, hvilket diafragma innbefatter monteringsanordninger festet til en første ende av nevnte resonansbåndelement, og som i omhyllingen bestemmer første og andre hulrom slik at det første hulrom er i det vesentlige forseglet og innbefatter nevnte endevegg, en atmosfærisk utstrøm-ningsåpning, og minst en del av sideveggen, og hvor det andre hulrom er forseglet fra det første hulrom, og i) kildeanordninger for fluidumtrykkraft for kommunisering av trykkraften til det andre hulrom og til diafragmaet, karakterisert ved at resonansbåndelementets andre ende er festet til den indre flate av endeveggen til omhyllingen i det første hulrom, og hvorved det langsgående strekk på resonansbåndet varieres i forhold til trekkraften som utøves på diafragmaet.30. Apparatus according to claim 2, for measuring a fluid pressure force, where the resonant band element includes first and second ends, and further includes: g) a housing device which forms a rigid enclosure with at least one end wall in an enclosing enclosure which has at least one side wall perpendicular to and connected to said end wall, h) a pressure diaphragm spaced from the end wall, which diaphragm includes mounting devices attached to a first end of said resonant band element, and which in the enclosure defines first and second cavities so that the first cavity is essentially sealed and includes said end wall, an atmospheric outflow opening , and at least part of the side wall, and where the second cavity is sealed from the first cavity, and i) fluid pressure source devices for communication of the compressive force to the second cavity and to the diaphragm, characterized in that the other end of the resonant band element is attached to the inner surface of the end wall of the enclosure in the first cavity, and whereby the longitudinal stretch of the resonant band is varied in relation to the pulling force exerted on the diaphragm. 31. Apparat ifølge krav 30, for måling av absolutt trykk, karakterisert ved at det første hulrom evakueres og forsegles tett.31. Apparatus according to claim 30, for measuring absolute pressure, characterized in that the first cavity is evacuated and sealed tightly. 32. Apparat ifølge krav 30, for måling av manometertrykk, karakterisert ved at det første hulrom ventileres til atmosfæren.32. Apparatus according to claim 30, for measuring manometer pressure, characterized in that the first cavity is ventilated to the atmosphere. 33. Apparat ifølge krav 2, for måling av temperatur, videre innbefattende en husomhylling med motsatte første og andre ender på hvilke resonansbåndelementets ender er festet, videre karakterisert ved at husomhyllingskonstruk-sjonen har en annen ekspansjonstemperaturkoeffisient enn den for båndelementet.33. Apparatus according to claim 2, for measuring temperature, further including a casing with opposite first and second ends to which the ends of the resonant band element are attached, further characterized in that the casing construction has a different expansion temperature coefficient than that of the band element. 34. Apparat ifølge krav 2, for måling av mekanisk trykkraft, hvor resonansbåndelementet innbefatter første og andre ender, karakterisert ved at det videre omfatter: g) første og andre endevegger og minst én tilstøtende sidevegg som omgir en lengdeakse vinkelrett til og mellom endene og dannende en omhylling som har indre flater, h) festeanordninger for festing av de første og andre ender av resonansbåndelementet under strekk til det indre av dse første og andre endevegger, og i) avstandsanordninger som er plassert mellom de tilstøtende sidevegger og den mekaniske trykkraft, for separering av den mekaniske trykkraft fra den respektive endevegg og for å kommunisere bare den mekaniske trykkraft til nevnte sidevegger, hvilken kraft blir kommunisert koaksi-alt med den langsgående akse. 3234. Apparatus according to claim 2, for measuring mechanical compressive force, where the resonant band element includes first and second ends, characterized in that it further includes: g) first and second end walls and at least one adjacent side wall surrounding a longitudinal axis perpendicular to and between the ends and forming an enclosure having internal surfaces, h) fastening devices for fastening the first and second ends of the resonance band element under tension to the interior of these first and second end walls, and i) spacing devices placed between the adjacent side walls and the mechanical pressure force, for separating the mechanical pressure force from the respective end wall and to communicate only the mechanical pressure force to said side walls, which force is communicated coaxially with the longitudinal axis. 32 35. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at det innbefatter en resonanshulbjelkekonstruksjon med et indre hulrom for måling av en fluidumtrykkraft ved kommunikasjon med fluidumtrykkraften og videre innbefattende en damp i likevekt som adskiller fluidumtrykkraftkilden fra resonanshulbjelkens indre hulrom.35. Apparatus according to claim 3, characterized in that it includes a resonant hollow beam construction with an inner cavity for measuring a fluid pressure force by communicating with the fluid pressure force and further including a vapor in equilibrium which separates the fluid pressure force source from the resonance hollow beam's inner cavity. 36. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det videre innbefatter anordninger for avbrytelse av den elektriske forbindelse mellom transduktoren og den elektriske drivanordning.36. Apparatus according to claim 1, characterized in that it further includes devices for interrupting the electrical connection between the transducer and the electrical drive device. 37. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at det videre innbefatter endeanordninger for elektrisk forbindelse til den elektriske drivanordning, for fjernstyrt elektrisk signalering og isolasjon av det oscillerende resonanselementapparat .37. Apparatus according to claim 2, characterized in that it further includes end devices for electrical connection to the electrical drive device, for remotely controlled electrical signaling and isolation of the oscillating resonant element apparatus. 38. Apparat ifølge krav 37, karakterisert ved at det videre innbefatter anordninger for avbrytelse av den elektriske forbindelse mellom transduktoren og den elektriske drivanordning.38. Apparatus according to claim 37, characterized in that it further includes devices for interrupting the electrical connection between the transducer and the electrical drive device.
NO860026A 1984-05-07 1986-01-06 IMPROVED FIBEROPTICAL REMOVAL SENSOR. NO860026L (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US60753284A 1984-05-07 1984-05-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO860026L true NO860026L (en) 1986-03-04

Family

ID=24432683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO860026A NO860026L (en) 1984-05-07 1986-01-06 IMPROVED FIBEROPTICAL REMOVAL SENSOR.

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP0181397A1 (en)
JP (1) JPS61502077A (en)
AU (1) AU575193B2 (en)
DK (1) DK4986A (en)
FI (1) FI74541C (en)
NO (1) NO860026L (en)
WO (1) WO1985005178A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4897541A (en) * 1984-05-18 1990-01-30 Luxtron Corporation Sensors for detecting electromagnetic parameters utilizing resonating elements
US4713540A (en) * 1985-07-16 1987-12-15 The Foxboro Company Method and apparatus for sensing a measurand
GB8610252D0 (en) * 1986-04-26 1986-06-25 Stc Plc Remote sensor
GB2192456B (en) * 1986-07-12 1990-07-04 Stc Plc Optical sensor
US4733561A (en) * 1986-07-21 1988-03-29 The Foxboro Company Self-oscillating, optical resonant sensor
GB8701556D0 (en) * 1987-01-24 1987-02-25 Schlumberger Electronics Uk Sensors
DE4414558C1 (en) * 1994-04-22 1995-11-09 Meyer Neontrafoproduktion Gmbh Process and arrangement for the verification of measurement accuracy and for documentation for quality assurance in the manufacture of fluorescent tube systems

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4521684A (en) * 1982-02-22 1985-06-04 The Foxboro Company Optical measurement system with light-driven vibrating sensor element
GB2121953B (en) * 1982-06-10 1985-09-04 Itt Ind Ltd Improvements in transducers

Also Published As

Publication number Publication date
AU575193B2 (en) 1988-07-21
AU4606185A (en) 1985-11-28
FI74541C (en) 1988-02-08
DK4986D0 (en) 1986-01-07
FI860047A (en) 1986-01-06
FI860047A0 (en) 1986-01-06
FI74541B (en) 1987-10-30
EP0181397A1 (en) 1986-05-21
DK4986A (en) 1986-01-07
WO1985005178A1 (en) 1985-11-21
JPS61502077A (en) 1986-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4743752A (en) Fiber optic remote sensor
US4521684A (en) Optical measurement system with light-driven vibrating sensor element
EP0161671B1 (en) Optical sensors for detecting physical parameters
EP0345142B1 (en) Sensors for detecting electromagnetic parameters utilizing vibrating elements
US4379226A (en) Method and sensor device for measuring a physical parameter utilizing an oscillatory, light modulation element
NO319929B1 (en) Fiber optic sensor and system comprising such sensors
NO871064L (en) PROCEDURE AND APPARATUS FOR FEELING A SIZE SIZE.
US20060204164A1 (en) Low cost fiber-optic gage and associated multi-channel all-optical data collecting system
SE414672B (en) FIBEROPTICAL DON FOR Saturation of Physical Properties such as Force, Tensile, Pressure, Acceleration and Temperature
US5338929A (en) Micromachined sensor device using a beam of light with a frequency swept modulated intensity to activate at least two resonance modes of the sensor element
NO860026L (en) IMPROVED FIBEROPTICAL REMOVAL SENSOR.
EP0649009B1 (en) Differential pressure transducer
NO329648B1 (en) Seismic measuring systems and acoustic logging systems for optical fibers, transducers and sensors
US5185675A (en) Electro optic modulator systems for fiber optic information transmission
EP0244087A2 (en) Remote temperature-compensated pressure sensor
US4998225A (en) Dual beam doppler shift hydrophone
JPH11248581A (en) Water pressure sensor using optical fiber
CA1233664A (en) Improved fiber optic remote sensor
US5216240A (en) Fiber optical sensor having a plurality of sets of actuation means with different natural vibrational frequencies
EP0087612A2 (en) Pressure-to-frequency transducer
JPS6133451B2 (en)
KR20090028044A (en) System for measuring surface vibration using interferometer and method therefor
CN1215158A (en) Time division multiplexing array for non-acoustics light pressure transducer
WO1986005271A1 (en) A measuring device
CN85104639A (en) Improved fiber optic remote sensor