PL236080B1

PL236080B1 - Światłowodowy system do pomiaru odległości w konstrukcji podlegającej wydłużeniom

Info

Publication number: PL236080B1
Application number: PL422124A
Authority: PL
Inventors: Tomasz NASIŁOWSKI; Tomasz Nasiłowski; Marek NAPIERAŁA; Marek Napierała; Tadeusz Tenderenda; Tomasz STAŃCZYK; Tomasz Stańczyk; Łukasz SZOSTKIEWICZ; Łukasz Szostkiewicz; Anna Pytel; Piotr SZULEWSKI; Piotr Szulewski; Jarosław HERBST; Jarosław Herbst
Original assignee: Inphotech Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2020-11-30
Also published as: WO2019009740A1; PL422124A1

Abstract

Światłowodowy czujnik odległości, który wykorzystuje kontrolowane wprowadzanie strat zgięciowych w światłowodzie i zawiera przyłączony do źródła światła oraz układu detekcyjnego co najmniej jeden tor światłowodowy zawierający co najmniej światłowód czujnikowy jaki w co najmniej jednym, miejscu jest połączony z modułem zwijającym, a poza obszarem zamocowania lub w tym obszarze fragment toru światłowodowego wyprowadzony jest poza moduł zwijający. Sposób pomiaru odległości z wykorzystaniem czujnika odległości polegający na umieszczeniu w obszarze połączenia co najmniej dwóch elementów między elementami, tak że czujnik odległości podlega wydłużeniom oraz skróceniom, a następnie wprowadzenie do toru światłowodowego sygnału optycznego pochodzącego ze źródła światła (1), a następnie sygnał prowadzi się transmisyjnie lub odbiciowo co najmniej jednym torem światłowodowym tak, że w skutek wydłużenia lub skrócenia czujnika wprowadza się straty zgięciowe i mierzy się moc świetlną prowadzonego sygnału po wyprowadzeniu toru światłowodowego poza obszar modułu zwijającego (2).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest światłowodowy system do pomiaru odległości między dwoma elementami w konstrukcji podlegającej wydłużeniom z wykorzystaniem strat wprowadzonych przy kontrolowanym zginaniu.

Wynalazek znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach techniki w których istotny, w szczególności ze względów bezpieczeństwa, jest pomiar odległości. Przykładami zastosowania są konstrukcje budowlane np. mosty, elementy budynków, rurociągi i inne. Ze względu na całkowicie światłowodową konstrukcję, urządzenie może być stosowane w strefach zagrożonych wybuchem, ponieważ pomiar z wykorzystaniem światłowodów jest pasywny i nie powoduje iskrzeń. Zasada pomiaru z wykorzystaniem urządzenia umożliwia pomiar zdalny i ustalenie stanowiska pomiarowego z dala od punktów pomiarowych, co zwiększa bezpieczeństwo pracy osób obsługujących urządzenie.

Metody optyczne znajdują duże zastosowanie przy wykonywaniu pomiaru odległości ze względu na swoją dokładność i szybkość pomiaru. Do pomiarów odległości wykorzystuje się różnego rodzaju urządzenia i konfiguracje np. pomiar transmisyjny czy odbiciowy, pomiar zmiany fazy, częstotliwości czy natężenia sygnału, pomiar czasu przejścia impulsu światła.

Jednym z przykładowych urządzeń do pomiaru odległości jest dalmierz opisany w patencie US 4721384 A. Urządzenie to wykorzystuje diodę laserową o wysokim natężeniu oraz odbiornik będący czułym na pozycję detektorem. W tym przypadku odległość jest określana na podstawie czasu od wypuszczenia impulsu światła do czasu aż sygnał odbije się od powierzchni, do której odległość jest mierzona, a następnie dotrze do detektora.

W innym urządzeniu opisanym w patencie US 3619058A wykorzystano zmodulowany sygnał optyczny. Sygnał odbity od powierzchni, która określa mierzoną odległość, został porównany z sygnałem referencyjnym i na tej podstawie możliwe jest określenie odległości. Czujniki tego typu wykorzystują optykę objętościową i najczęściej światło prowadzone jest tutaj w wolnej przestrzeni. Ze względu na to tego typu nie są stosowane w środowiskach, w których mogą wystąpić losowe zanieczyszczenia lub gdy ważnym jest kompaktowy rozmiar urządzenia, zwłaszcza w obszarze pomiaru.

Znane jest również wykonywanie czujników odległości poprzez wykorzystanie elementów zmieniających swoją rezystancję pod wpływem wydłużenia. W patencie US 5015958A mierzona jest zmiana napięcia, która odpowiada wydłużeniu danego elementu. Rozwiązanie to wykorzystuje przepływ prądu elektrycznego, zatem nie może być stosowane w środowiskach zagrożonych wybuchem. Dodatkowo, do wykorzystania tego rozwiązania niezbędny jest bezpośredni dostęp do mierzonego elementu, czyli operator czujnika musi dokonywać każdego pojedynczego pomiaru indywidualnie i osobiście, co jest związane między innymi z dużymi stratami mocy sygnału prowadzonego w kablach miedzianych, w porównaniu z kablami światłowodowymi. Jest to szczególnie problematyczne, gdy czujniki znajdują się na terenach użytkowych czy rolnych.

Zjawisko strat zgięciowych w światłowodowych jest powszechnie znane, jednak jest ono uważane za niepożądane, o czym świadczą liczne przykłady sposobów ograniczania tego zjawiska. Istnieją rozwiązania, w których wykorzystano nawijanie światłowód na szpulę czy sprężynę, jednak rozwiązania takie mają na celu ograniczenie strat zgięciowych oraz bezpieczne przechowywanie dłuższych odcinków światłowodów, a nie zastosowania czujnikowe. Przykładowo patent US 2007036506 dotyczy wykorzystania taśmy sprężynowej do opakowywania kabli światłowodowych. Celem w ynalazku jest ograniczenie miejsca potrzebnego do przechowywania kabli światłowodowych. W rozwiązaniu przedstawionym w zgłoszeniu postawiony jest warunek, że włókna optyczne nie mogą zginać się poniżej określonego pułapu, ponieważ straty zgięciowe są niekorzystne.

Również rozwiązanie ujawnione w US 20081182017 stosowane jest do sposobu pakowania oraz przechowywania funkcyjnych, dłuższych kawałków światłowodów. Zastosowano tu zawijanie włókna na szpule oraz przymocowanie światłowodu żywicami. Samo rozwiązanie ma na celu zmniejszenie objętości długich odcinków kabli światłowodowych przy jednoczesnym nie wprowadzaniu strat zgięciowych, co z perspektywy tego zastosowania jest uważane za niekorzystne.

Możliwe jest także wykorzystanie strat zgięciowych występujących w światłowodach do budowy czujników mikrozgięć.

Z patentu US 4891511 znany jest czujnik mikrozgięć umożliwiający pomiar przesunięcia. W przypadku tego wynalazku wykorzystano straty zgięciowe wprowadzane do światłowodu, które to straty odpowiadają przesunięciu. Tego typu czujnik umożliwia pomiar przesunięć, ale jedynie w bardzo niewielkim zakresie, rzędu mikrometrów.

PL 236 080 B1

W rozwiązaniu według US 5164605 zaprezentowano element będący cewką ze światłowodem wewnątrz. Rozwiązanie to umożliwia pomiar rozsunięcia elementów ruchomych poprzez wprowadzanie strat zgięciowych przy zmniejszaniu skoku cewki.

W publikacji amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US 2017016746 ujawniono sposoby i światłowodowe urządzenie pomiarowe. Urządzenie zawiera podłużny element, który można zwijać i rozwijać na którym zapewniono przynajmniej jeden czujnik optyczny.

W patencie US 5900556 ujawniono rozwiązanie czujnika naprężeń elementów konstrukcyjnych opartego na zastosowaniu sprężyny światłowodowej. Sprężyna ta jest przymocowana do elementu, który wraz ze skracaniem wprowadza straty zgięciowe w sprężynie, co wpływa na sygnał optyczny propagujący się w tej sprężynie.

W publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr WO9905493 ujawniono układ do pomiaru momentu obrotowego w obracającym się wale. Na wale jest zamocowana optyczna sprężyna zegarowa z jednym lub więcej włóknem światłowodowym o długości odpowiadającej kątowemu zakresowi pomiaru. Mierzony parametr wyznacza się na podstawie sygnału przesyłanego przez to przynajmniej jedno włókno.

W amerykańskiej publikacji patentowej nr US 5164605 ujawniono światłowodowy czujnik zgięciowy, w którym zastosowano sprężystą spiralę z umieszczonym w niej światłowodem. Spirala ta ma określoną długość i skok. Sygnał optyczny jest wprowadzany do światłowodu. Każdy ruch spirali moduluje sygnał optyczny przesyłany wzdłuż światłowodu. Modulację sygnału optycznego mierzy się detektorem w celu wyznaczenia odległości.

Znane rozwiązania pomiaru odległości wykorzystujące optykę objętościową nie sprawdzają się w wielu zastosowaniach przemysłowych gdzie ważny jest bardzo kompaktowy rozmiar urządzenia w obszarze pomiarowym. Z kolei znane w stanie techniki czujniki zawierające podzespoły elektryczne lub elektroniczne muszą być dodatkowo zabezpieczane, gdyż wówczas zastosowanie ich w środowisku palnym i wybuchowym nie byłoby możliwe. Czujniki bazujące na podzespołach elektronicznych wykorzystują sygnał elektryczny, co do którego istnieją ograniczenia w odległości przesyłu informacji. Natomiast w przypadku zastosowania sygnału optycznego, odczyt pomiaru może znajdować się daleko od miejsca pomiaru.

Dlatego celowym było opracowanie światłowodowego czujnika odległości oraz sposobu, jaki przy możliwie prostej i taniej konstrukcji byłby niezawodny i bezpieczny, w szczególności w zastosowaniach do określania odległości miedzy dwoma elementami konstrukcji. Udało się to osiągnąć opracowując czujnik według wynalazku.

Światłowodowy czujnik odległości zamontowany korzystnie w obszarze połączenia co najmniej dwóch elementów konstrukcyjnych, wykorzystuje kontrolowane wprowadzanie strat zgięciowych w światłowodzie i zawiera przyłączony do źródła światła oraz układu detekcyjnego co najmniej jeden tor światłowodowy umieszczony częściowo na module zwijającym.

Przedmiotem wynalazku jest światłowodowy system pomiarowy do pomiaru odległości w konstrukcji podlegającej wydłużeniom oraz skróceniom, zawierający przyłączony do źródła światła oraz układu detekcyjnego tor światłowodowy z włączonym czujnikiem odległości, wyposażonym w światłowód czujnikowy podlegający kontrolowanemu wprowadzaniu strat zgięciowych na module zwijającym. Światłowód czujnikowy w co najmniej jednym, miejscu jest połączony z modułem zwijającym, a poza obszarem zamocowania lub w tym obszarze fragment toru światłowodowego jest wyprowadzony poza moduł zwijający. Wynalazek cechuje się tym, że w tor światłowodowy są szeregowo włączone przynajmniej dwa czujniki odległości zaś źródło światła i układ detekcji stanowią elementy reflektometru optycznego.

Korzystnie tor światłowodowy zawiera co najmniej odcinki światłowodu przynajmniej dwóch różnych typów.

Korzystnie w przynajmniej w jednym czujniku światłowodowym moduł zwijający zawiera element sprężysty.

Element sprężysty korzystnie stanowi sprężyna spiralna. Sprężyna spiralna korzystnie jest ruchoma liniowo względem konstrukcji podlegającej pomiarowi oraz ruchoma obrotowo i łożyskowana. Światłowód czujnikowy korzystnie jest na całej długości połączony ze sprężyną spiralną.

Korzystnie w przynajmniej w jednym czujniku światłowodowym moduł zwijający zawiera cylinder oraz znajdujący się w jego wnętrzu współosiowy bolec, przy czym cylinder i bolec są połączone sprężyną a światłowód pomiarowy jest przymocowany do zewnętrznej powierzchni cylindra.

PL 236 080 B1

Tor światłowodowy zawiera co najmniej jeden fragment światłowodu czujnikowego, wprowadzającego straty zgięciowe oraz korzystnie co najmniej jeden fragment innego typu światłowodu. W innym korzystnym przykładzie wykonania tor światłowodowy zawiera co najmniej dwa połączone, korzystnie poprzez spawanie fragmenty światłowodów czujnikowych i zamocowany jest tak, że w co najmniej jednym miejscu jest połączony z modułem zwijającym, a fragment toru światłowodowego wyprowadzony jest poza moduł zwijający. Korzystnie fragment toru światłowodowego może być dodatkowo pokryty warstwą zabezpieczającą. Korzystnie fragment światłowodu może być pokryty warstwą metalu a następnie może zostać przymocowany do modułu zwijającego w korzystnie procesie elektrolizy. Korzystnie fragment toru światłowodowego pokryty jest materiałem osłonowym, który może mieć w szczególności postać taśmy, w celu zapobiegania skręcania się i niszczenia toru światłowodowego podczas zwijania.

Przy czym korzystnie, gdy wyprowadzenie światłowodu czujnikowego poza obszar modułu zwijającego zrealizowane jest tak, że w obszarze zamocowania tor światłowodowy jest zagięty, a wejście i wyjście toru światłowodowego znajdują się na jednym końcu modułu zwijającego. W innym przykładzie wykonania wyprowadzenie światłowodu czujnikowego poza obszar modułu zwijającego zrealizowane jest tak, że w obszarze zamocowania światłowód czujnikowy wychodzi z modułu zwijającego poprzez otwór w jego obudowie osiowo względem obrotu mechanizmu modułu zwijającego w obrębie jakiego korzystnie zamocowany jest mechanizm przeciwskręceniowy.

W innym korzystnym przykładzie z jednej strony toru światłowodowego wprowadza się sygnał optyczny a drugi koniec toru światłowodowego zakończony jest warstwą odbijającą sygnał optyczny. W takim przypadku pomiar odbywa się w konfiguracji odbiciowej. Korzystanie, gdy warstwa odbiciowa ma postać czoła światłowodu obciętego pod kątem prostym, siatki Bragga albo napylonego zwierciadła.

Moduł zwijający ma w szczególności postać elementu sprężystego, do jakiego powierzchni zamocowany jest pośrednio lub bezpośrednio, co najmniej w jednym miejscu i co najmniej częściowo nieruchomo tor światłowodowy.

W szczególności moduł zwijający ma postać sprężyny spiralnej, która wprowadza ruch liniowy. Nieruchomy koniec sprężyny zamocowany jest korzystnie do łożyska, a tor światłowodowy przymocowany jest do sprężyny w dowolny sposób, w szczególności klejem lub taśmą. Łożysko oraz koniec ruchomy przymocowane są do elementów przemieszczających się względem siebie zgodnie z kierunkiem rozsuwania się sprężyny. W trakcie ruchu zsuwającego, koniec ruchomy zbliża się do końca nieruchomego z łożyskiem a sprężyna wraz z przymocowanym światłowodem nawija się na łożysko. Nawijanie światłowodu na łożysko powoduje wprowadzanie strat zgięciowych w światłowodzie, co z kolei powoduje spadek mocy mierzonej na mierniku mocy. Korzystnie, gdy światłowód czujnikowy przymocowany jest do spiralnej sprężyny na całej swojej długości, korzystnie poprzez przyklejenie.

W innym korzystnym przykładzie wykonania moduł zwijający ma postać cylindra, umieszczonego współosiowo z osią obrotu i połączony jest z osią obrotu spiralną sprężyną, która wprowadza ruch obrotowy, a której ruchomy koniec zamontowany jest do wewnętrznej powierzchni cylindra. Drugi koniec sprężyny spiralnej przymocowany jest do elementu nieruchomego znajdującego się w miejscu osi obrotu cylindra. Światłowód czujnikowy stanowiący fragment toru światłowodowego przymocowany jest co najmniej w jednym miejscu do zewnętrznej powierzchni cylindra i ma możliwość nawijania się na niego.

Pomiar odległości polega na umieszczeniu w strukturze konstrukcji podlegającej wydłużeniom oraz skróceniom światłowodowego czujnika odległości według wynalazku, a następnie zasileniu toru światłowodowego sygnałem świetlnym pochodzącym ze źródła światła, a następnie w konfiguracji transmisyjnej lub odbiciowej mierzy się poziom mocy sygnału prowadzonego co najmniej jednym torem światłowodowym tak, że w skutek wydłużenia lub skrócenia czujnika wprowadza się straty zgięciowe i mierzy się zmiany mocy sygnału optycznego po opuszczeniu modułu zwijającego.

Moduł zwijający czujnika według wynalazku w skutek zmiany mierzonej odległości będzie rozwijać światłowód czujnikowy i zmniejszać straty zgięciowe, co spowoduje zmianę wskazania mocy na detektorze. Zmniejszanie odległości między elementami będzie sprawiać, że światłowód będzie się zwijał a straty zgięciowe będą rosły, co spowoduje zmianę wskazania mocy na detektorze.

Sposób pomiaru odległości według wynalazku uwzględnia konstrukcje systemu czujnikowego, gdzie korzystnie z wykorzystaniem co najmniej jednego źródła i co najmniej jednego detektora połączonych jest w sposób dowolny co najmniej dwa czujniki odległości, korzystanie czujniki odległości połączone są równolegle lub szeregowo. Korzystanie w pomiarze można zastosować wiele długości fali prowadzonych jednym torem światłowodowym. Korzystnie do połączenia wielu czujników odległości

PL 236 080 B1 w systemie można wykorzystać filtry, cyrkulatory, przełączniki, multipleksery. Korzystanie, gdy pomiar odległości jest wykonywany w sposób rozłożony, korzystnie z wykorzystaniem metod pomiarowych w dziedzinie czasu lub częstotliwości. Korzystnie system połączonych czujników odległości umożliwia jednoczesne wykonanie pomiaru odległości ze wszystkich czujników znajdujących się w systemie. Korzystnie system połączonych czujników odległości umożliwia wykonanie pomiaru z co najmniej jednego wybranego czujnika znajdującego się w systemie.

Możliwe jest zastosowanie wielu czujników według wynalazku, jakie połączone są równolegle lub szeregowo, a których zasilanie ogranicza się do zastosowania jedynie źródła światła w dowolnej istniejącej stacji monitorowania. Tym samym eliminuje się konieczność stosowania droższych i podatnych na uszkodzenia czujników elektronicznych, a także konieczność zastosowania mobilnych lub stacjonarnych generatorów prądu. Brak zasilania elektrycznego eliminuje ryzyko wystąpienia wybuchu. Zaletą wynalazku jest możliwe prowadzenie odczytu pomiaru nawet kilkanaście kilometrów od miejsca detekcji.

Przeprowadzone badania prototypu dowiodły, że czujnik światłowodowy według wynalazku działa skutecznie w układzie transmisyjnym jak i odbiciowym. Jednocześnie możliwe jest wykonanie systemu czujników opartego na czujnikach odległości według wynalazku, jakie mogą monitorować zmiany wymiarów obszarowo. Korzystnie, gdy czujnik w pozycji rozwiniętej wprowadza 0 dB strat i korzystnie co najwyżej 10 dB strat w pozycji zwiniętej. Korzystnie, gdy pozycją początkową, w jakiej montuje się czujnik, jest pozycja, w której połowa długości toru światłowodowego jest zwinięta.

W korzystnym przykładzie wykonania czujnik według wynalazku jest zwielokrotniony i zamontowany szeregowo w kolejnych, zlokalizowanych wzdłuż obszarów, w których mierzona jest odległość.

Przedmiot wynalazku wyjaśniono w przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat połączeń elementów czujnika według przykładu 1, Fig. 2 przedstawia budowę mechaniczną czujnika w przykładzie 1, Fig. 3 przedstawia przebieg toru światłowodowego w przykładzie 1, Fig. 4 przedstawia zależność mocy optycznej od mierzonej odległości w monitorowanym obszarze, Fig. 5 przedstawia przebieg toru światłowodowego w przykładzie 2, gdzie pomiar odbywa się w konfiguracji odbiciowej, Fig. 6 przedstawia schemat połączeń elementów czujnika według przykładu 2, Fig. 7 przedstawia przebieg toru światłowodowego w przykładzie 3 z podwojonym torem światłowodowym, Fig. 8 przedstawia zależność mocy optycznej od mierzonej odległości w przykładzie 3 z podwojonym torem światłowodowym, Fig. 9 przedstawia przebieg toru światłowodowego w przypadku zamocowania toru światłowodowego do boku sprężyny spiralnej połączonej z łożyskiem według przykł adu 4, Fig. 10 przedstawia czujnik według wynalazku w konfiguracji transmisyjnej z powielonymi i zestawionymi kolejno ze sobą szeregowo czujnikami według przykładu 5, Fig. 11 przedstawia zależność mocy optycznej od mierzonej odległości w przykładzie 5 z zwielokrotnionym czujnikiem, Fig. 12 przedstawia czujnik z torem optycznym zamontowanym na powierzchni walca według przykładu 6, natomiast Fig. 13 przedstawia przekrój poprzeczny czujnika z torem optycznym nawiniętym na powierzchnię obrotowego walca według przykładu 6.

P r z y k ł a d 1.

Światłowodowy czujnik odległości, wykorzystujący kontrolowane wprowadzanie strat zgięciowych w światłowodzie zawiera przyłączony do źródła światła oraz układu detekcyjnego tor światłowodowy zawierający światłowód czujnikowy jaki jest połączony z modułem zwijającym, a poza obszarem zamocowania lub w tym obszarze fragment toru światłowodowego wyprowadzony jest poza moduł zwijający.

Tor światłowodowy zawiera fragment światłowodu czujnikowego 7 zamocowany jest tak, że światłowód czujnikowy 7 jest unieruchomiony na module zwijającym. Moduł zwijający ma postać sprężyny spiralnej 6, która wprowadza ruch liniowy, a jej wewnętrzny koniec zamocowany jest do łożyska 5.

Przy czym wyprowadzenie światłowodu czujnikowego poza obszar modułu zwijającego zrealizowane jest tak, że w obszarze zamocowania tor światłowodowy jest zagięty a wejście i wyjście toru światłowodowego znajdują się na ruchomym końcu sprężyny 10.

Światło ze źródła 1 jest doprowadzone do elementu czujnikowego 2 za pomocą światłowodu włóknistego 4. Element czujnikowy zawiera sprężynę spiralną 6, do której przymocowany jest światłowód 7. Wejście oraz wyjście włókna światłowodowego 7 umieszczonego na sprężynie 6 znajduje się na końcu ruchomym sprężyny 10. Światło po przejściu przez element czujnikowy 2 prowadzone jest światłowodem 4 do miernika mocy 3.

Koniec nieruchomy sprężyny 9, przymocowany jest do łożyska 5, a łożysko 5 podobnie jak koniec ruchomy 10, przymocowane jest do elementów przemieszczających się względem siebie zgodnie z kierunkiem rozsuwania się sprężyny. W trakcie ruchu zsuwającego, koniec ruchomy 10 zbliża się do końca

PL 236 080 B1 nieruchomego 9 z łożyskiem 5 a sprężyna 6 wraz z przymocowanym światłowodem 7 nawija się na łożysko 5. Nawijanie światłowodu na łożysko 5 powoduje wprowadzanie strat zgięciowych w światłowodzie, co z kolei powoduje spadek mocy mierzonej na mierniku mocy 3, efekt ten przedstawiony został na Fig. 4, gdzie wykreślona została charakterystyka zależności mocy mierzonej na mierniku 3 od mierzonej odległości 6. Na wykresie (Fig. 4), widać jednoznacznie, że wraz ze spadkiem mierzonej odległości, mierzona na mierniku 3 moc maleje.

Sprężyna spiralna 6 wytworzona jest z materiału ukształtowanego i obciążonego tak by tworzyć ciasny zwój. Wymiary sprężyny są dobrane w taki sposób, aby podczas zmiany poziomu jej zwinięcia, zjawisko strat zgięciowych w przymocowanym do sprężyny światłowodzie skutkowało stratami o niezerowej wartości. Światłowód 7 jest standardowym światłowodem włóknistym typu SMF i został dobrany w taki sposób, aby rozmiary sprężyny wprowadzały mierzalne straty zgięciowe, widoczne na mierniku mocy 3. Źródłem światła 1 jest laser typu DFB emitujący falę świetlną o długości 1550 nm. Straty wprowadzane przez element czujnikowy 2 strat wynoszą od 1 dB do 1.9 dB i zależą od mierzonej odległości.

Sposób pomiaru odległości według wynalazku polega na umieszczeniu w strukturze konstrukcji podlegającej wydłużeniom oraz skróceniom światłowodowego czujnika odległości 2 według wynalazku, a następnie zasileniu toru światłowodowego sygnałem świetlnym pochodzącym ze źródła światła 1, a następnie sygnał prowadzi się transmisyjnie poprzez tor światłowodowy tak, że w skutek wydłużenia lub skrócenia czujnika wprowadza się straty zgięciowe i mierzy się moc optyczną sygnału po opuszczeniu modułu zwijającego 2.

Moduł zwijający czujnika według wynalazku przy zwiększaniu mierzonej odległości e będzie rozwijać światłowód czujnikowy 7 i zmniejszać straty zgięciowe, co spowoduje zmianę wskazania mocy na detektorze 3. Zmniejszanie odległości między elementami będzie sprawiać, że światłowód będzie się zwijał a straty zgięciowe będą rosły, co spowoduje zmianę wskazania mocy na detektorze 3.

Przykład ten prezentuje sposób pomiaru w konfiguracji transmisyjnej.

P r z y k ł a d 2.

W tym przykładzie przedstawiono czujnik odległości oraz sposób pomiaru z czujnikiem odległości, gdzie pomiar jest wykonywany w konfiguracji odbiciowej.

Tor światłowodowy zawiera fragment światłowodu czujnikowego 7 i zamocowany jest tak, że jest unieruchomiony w module zwijającym. Moduł zwijający ma postać sprężyny spiralnej 6, która wprowadza ruch liniowy, a jej wewnętrzny koniec zamocowany jest do łożyska.

Światło ze źródła 1 będącego diodą superluminesencyjną jest wprowadzane do światłowodu włóknistego 4, którym następnie propagowane jest do cyrkulatora 8 a stamtąd do elementu czujnikowego 2. Element czujnikowy zawiera sprężynę spiralną 6, do której przymocowany jest światłowód 7. Światło jest wprowadzone do włókna światłowodowego 7 umieszczonego na sprężynie 6 od strony znaj dującej się na końcu ruchomym sprężyny 10 zaś na drugim końcu światłowodu, który przymocowany jest na końcu nieruchomym 9 sprężyny, znajduje się siatka Bragga, od której odbija się światło. Światło po odbiciu od końca elementu czujnikowego 2 i wyjściu poza j ego obszar prowadzone jest światłowodem do cyrkulatora 8 a następnie do miernika mocy 3. Rozwiązanie to pozwala na zastosowanie krótszego odcinka światłowodu, ponieważ nie wymaga dwukrotnego jego przejścia przez całą długość sprężyny.

Koniec nieruchomy sprężyny 9, przymocowany jest do łożyska 5, a łożysko 5 podobnie jak koniec ruchomy 10, przymocowane jest do elementów przemieszczających się względem siebie zgodnie z kierunkiem rozsuwania się sprężyny. W trakcie ruchu zsuwającego, koniec ruchomy 10 zbliża się do końca nieruchomego 9 z łożyskiem 5 a sprężyna 6 wraz z przymocowanym światłowodem 7 nawija się na łożysko 5. Nawijanie światłowodu na łożysko 5 powoduje wprowadzanie strat zgięciowych w światłowodzie, co z kolei powoduje spadek mocy mierzonej na mierniku mocy 3, efekt ten przedstawiony został na Fig. 4, gdzie wykreślona została charakterystyka zależności mocy mierzonej na mierniku 3 od mierzonej odległości 6. Na wykresie (Fig. 4), widać jednoznacznie, że wraz ze spadkiem mierzonej odległości, mierzona na mierniku 3 moc maleje.

Sprężyna spiralna 6 wytworzona jest z materiału ukształtowanego i obciążonego tak by tworzyć ciasny zwój. Wymiary sprężyny są dobrane w taki sposób, aby podczas zmiany poziomu jej zwinięcia,

PL 236 080 B1 straty zgięciowe w przymocowanym do sprężyny światłowodzie wprowadzały straty o niezerowej wartości. Źródłem światła 1 jest dioda superluminescencyjna emitująca falę świetlną o długości 1310 nm. Światłowód 7 jest światłowodem wielomodowym na długości fali 1310 i został dobrany tak, że wprowadzone przez niego straty wynoszą od 0,5 dB do 3,7 dB i zależą od mierzonej odległości.

Sposób pomiaru odległości według wynalazku polega na umieszczeniu w strukturze konstrukcji podlegającej wydłużeniom oraz skróceniom światłowodowego czujnika odległości 2 według wynalazku, a następnie zasileniu toru światłowodowego sygnałem świetlnym pochodzącym ze źródła światła 1, a następnie odbija się od końca światłowodu czujnikowego i poprzez cyrkulator trafia do detektora 3 tak, że w skutek wydłużenia lub skrócenia czujnika wprowadza się straty zgięciowe i mierzy się moc optyczną sygnału po opuszczeniu modułu zwijającego 2.

Moduł zwijający czujnika według wynalazku przy zwiększaniu mierzonej odległości będzie rozwijać światłowód czujnikowy 7 i zmniejsza straty zgięciowe, co spowoduje zmianę wskazania mocy na detektorze 3. Zmniejszanie odległości między elementami będzie sprawiać, że światłowód będzie się zwijał a straty zgięciowe będą rosły, co spowoduje zmianę wskazania mocy na detektorze 3.

P r z y k ł a d 3.

W tym przykładzie przedstawiono czujnik odległości oraz sposób pomiaru z czujnikiem odległości, gdzie do pojedynczego modułu zwijającego przymocowano dwa tory światłowodowe.

Na module zwijającym znajdują się dwa tory światłowodowe, gdzie każdy z nich zawiera fragment światłowodu czujnikowego 7 i zamocowany jest tak, że jest unieruchomiony w module zwijającym. Moduł zwijający ma postać sprężyny spiralnej 6, która wprowadza ruch liniowy, a jej wewnętrzny koniec zamocowany jest do łożyska 5. Przy czym wyprowadzenie światłowodów czujnikowych 7 poza obszar modułu zwijającego zrealizowane jest tak, że w obszarze zamocowania tory światłowodowe są zagięte a wejście i wyjście światłowodów pomiarowych 7.A i 7.B umieszczonych na sprężynie 6 znajdują się na ruchomym końcu sprężyny 10. Zagięcie dłuższego z światłowodów pomiarowych 7.A znajduje się w obszarze nieruchomego końca sprężyny 9, a zagięcie krótszego światłowodu pomiarowego 7.B znajduje się w obszarze 5 połowy długości sprężyny 6.

Światło ze źródła światła 1 będącego diodą superluminesencyjną jest wprowadzane do światłowodu włóknistego 4, którym następnie propagowane jest do przełącznika wejściowego 13 kierującego je dalej, w zależności od ustawienia do światłowodu 7.A lub 7.B, którym dalej propagowane jest do elementu czujnikowego 2. Element czujnikowy zawiera moduł zwijający 10, który ma postać sprężyny spiralnej 6, do której przymocowane są światłowody 7.A i 7.B. Sposób umieszczenia światłowodów na sprężynie w pozycji rozsuniętej przedstawiony został na Fig. 8 . Światło po przejściu przez element czujnikowy 2 prowadzone jest dalej światłowodem do przełącznika wyjściowego 14 i dalej do miernika mocy 3. Rozwiązanie zaproponowane na Fig. 8 pozwala na uzyskanie większej rozdzielczości pomiaru, a co za tym idzie dokładności określenia odległości 6.

Koniec nieruchomy sprężyny 9, przymocowany jest do łożyska 5, a łożysko 5 podobnie jak koniec ruchomy 10, przymocowane jest do elementów przemieszczających się względem siebie zgodnie z kierunkiem rozsuwania się sprężyny. W trakcie ruchu zsuwającego, koniec ruchomy 10 zbliża się do końca nieruchomego 9 z łożyskiem 5 a sprężyna 6 wraz z przymocowanymi światłowodami 7 nawija się na łożysko 5. Nawijanie światłowodów na łożysko 5 powoduje wprowadzanie strat zgięciowych w światłowodach, co z kolei powoduje spadek mocy mierzonej na mierniku mocy 3, efekt ten przedstawiony został na Fig. 8, gdzie wykreślona została charakterystyka zależności mocy mierzonej na mierniku 3 od odległości. Na wykresie (Fig. 8), widać jednoznacznie, że wraz ze zmniejszeniem się mierzonej odległości, mierzona na mierniku 3 moc transmitowana przez światłowód 7.A maleje. W pierwszej fazie zwijania sprężyny 6 straty wprowadzane są jedynie w światłowodzie A 7.A, po zwinięciu sprężyny do połowy długości mierzonej, straty we włóknie A 7.A powodują zanik transmisji, wtedy następuje przełączenie przełączników 13 i 14 na pozycję B. Dalsze zwijanie sprężyny 6 powoduje wzrost strat w światłowodzie B 7.B co skutkuje spadkiem mocy mierzonej na mierniku mocy 3.

Sprężyna spiralna 6 wytworzona jest z materiału ukształtowanego i obciążonego tak by tworzyć ciasny zwój. Wymiary sprężyny są dobrane w taki sposób, aby podczas zmiany poziomu jej zwinięcia, straty zgięciowe w przymocowanym do sprężyny światłowodzie wprowadzały straty o niezerowej war

PL 236 080 B1 tości. Światłowody 7.A i 7.B są światłowodami mikrostrukturalnymi. Źródłem światła 1 jest dioda superluminescencyjna emitująca falę świetlną o długości 1310 nm. Straty wprowadzane przez element czujnikowy 2 strat wynoszą od 1.5 dB do 7.6 dB i zależą od mierzonej odległości.

Sposób monitorowania odległości według wynalazku polega na umieszczeniu w strukturze konstrukcji podlegającej wydłużeniom oraz skróceniom światłowodowego czujnika odległości 2 według wynalazku, a następnie zasileniu toru światłowodowego sygnałem świetlnym pochodzącym ze źródła światła 1, a następnie sygnał prowadzi się transmisyjnie poprzez tor światłowodowy tak, że w skutek wydłużenia lub skrócenia czujnika wprowadza się straty zgięciowe i mierzy się moc optyczną sygnału po opuszczeniu modułu zwijającego 2.

Moduł zwijający czujnika według wynalazku będzie rozwijać światłowód czujnikowy 7 i zmniejszać straty zgięciowe, co spowoduje zmianę wskazania mocy na detektorze 3. Zmniejszanie odległości między elementami będzie sprawiać, że światłowód będzie się zwijał a straty zgięciowe będą rosły, co spowoduje zmianę wskazania mocy na detektorze 3.

P r z y k ł a d 4.

W tym przykładzie przedstawiono koncepcję czujnika odległości oraz sposobu pomiaru odległości, gdzie zaprezentowano możliwe przymocowanie toru światłowodowego do modułu zwijającego w taki sposób, aby zwiększyć żywotność toru światłowodowego poprzez zmniejszenie sił nań działających.

Tor światłowodowy zawiera fragment światłowodu czujnikowego 7 i zamocowany jest tak, że światłowód czujnikowy 7 jest unieruchomiony na module zwijającym. Moduł zwijający ma postać sprężyny spiralnej 6, która wprowadza ruch liniowy, a jej wewnętrzny koniec zamocowany jest do łożyska 5. Przy czym wyprowadzenie światłowodu czujnikowego 7 poza obszar modułu zwijającego zrealizowane jest tak, że w obszarze zamocowania tor światłowodowy jest zagięty a wejście i wyjście toru światłowodowego umieszczonego na sprężynie 6 znajdują się na ruchomym końcu sprężyny 10.

Światło ze źródła 1 laserowego jest wprowadzane do światłowodu włóknistego 4, którym następnie propagowane jest do elementu czujnikowego 2. Element czujnikowy zawiera sprężynę spiralną 6, do której przymocowany jest światłowód 7. Sposób umieszczenia światłowodu 7 na sprężynie 6 w pozycji rozsuniętej przedstawiony został na Fig. 9. Sposób ten zakłada przymocowanie światłowodu 7 do krawędzi taśmy tworzącej sprężynę 6. Światło po przejściu przez element czujnikowy 2 prowadzone jest dalej światłowodem 4 do miernika mocy 3. Rozwiązanie przedstawione na Fig. 9, sprawia że światłowód po zwinięciu nie znajduje się bezpośrednio pomiędzy zwojami sprężyny, lecz na boku.

Koniec nieruchomy sprężyny 9, przymocowany jest do łożyska 5, a łożysko 5 podobnie jak koniec ruchomy 10, przymocowane jest do elementów przemieszczających się względem siebie zgodnie z kierunkiem ruchu sprężyny. W trakcie ruchu zsuwającego, koniec ruchomy 10 zbliża się do końca nieruchomego 9 z łożyskiem 5 a sprężyna 6 wraz z przymocowanym światłowodem 7 nawija się na łożysko 5. Nawijanie światłowodu 7 na łożysko 5 powoduje wprowadzanie strat zgięciowych w światłowodzie 7, co z kolei powoduje spadek mocy mierzonej na mierniku mocy 3, efekt ten przedstawiony został na Fig. 4, gdzie wykreślona została charakterystyka zależności mocy mierzonej na mierniku 3 od odległości. Na wykresie (Fig. 4), widać jednoznacznie, że wraz ze zmniejszeniem mierzonej odległości, mierzona na mierniku 3 moc maleje.

Sprężyna spiralna 6 wytworzona jest z materiału ukształtowanego i obciążonego tak by tworzyć ciasny zwój. Wymiary sprężyny są dobrane w taki sposób, aby podczas zmiany poziomu jej zwinięcia, straty zgięciowe w przymocowanym do sprężyny światłowodzie wprowadzały straty o nieze rowej wartości. Światłowód 7 jest standardowym światłowodem włóknistym typu SMF i został dobrany w taki sposób, aby rozmiary sprężyny wprowadzały mierzalne straty zgięciowe, widoczne na mierniku mocy 3. Źródłem światła 2 jest laser typu DFB emitujący falę świetlną o długości 1550 nm. Straty wprowadzane przez element czujnikowy 2 strat wynoszą od 3 dB do 5.3 dB i zależą od mierzonej odległości.

Sposób pomiaru odległości według wynalazku polega na umieszczeniu w strukturze konstrukcji podlegającej wydłużeniom oraz skróceniom światłowodowego czujnika odległości 2 według wynalazku, a następnie zasileniu toru światłowodowego sygnałem świetlnym pochodzącym ze źródła światła 1, a następnie sygnał prowadzi się transmisyjnie poprzez tor światłowodowy tak, że w skutek wydłużenia

PL 236 080 B1 lub skrócenia czujnika wprowadza się straty zgięciowe i mierzy się moc optyczną sygnału po opuszczeniu modułu zwijającego 2.

P r z y k ł a d 5.

W momencie dokonywania pomiaru na dużej odległości z odpowiednio wysoką rozdzielczością możliwe jest szeregowe połączenie czujników 2. Wówczas sygnał z reflektometru optycznego 16 prowadzony jest światłowodem 4 do połączonych szeregowo elementów czujnikowych 2. Każdy element czujnikowy 2 zawiera moduł zwijający, który ma postać sprężyny spiralnej 6, do której przymocowany jest światłowód 7. Wejście oraz wyjście włókna światłowodowego 7 umieszczonego na sprężynie 6 znajduje się na końcu ruchomym sprężyny 10. Elementy czujnikowe połączone są szeregowo, co oznacza, że wyjście pierwszego z elementów połączone jest z wejściem drugiego itd. aż do ostatniego elementu, gdzie wyjście nie jest podłączone i stanowi koniec linii pomiarowej.

W każdym z elementów czujnikowych 2 koniec nieruchomy sprężyny 9, przymocowany jest do łożyska 5, a łożysko 5 podobnie jak koniec ruchomy 10, przymocowane jest do elementów przemieszczających się względem siebie zgodnie z kierunkiem rozsuwania się sprężyny. W trakcie ruchu zsuwającego, koniec ruchomy 10 zbliża się do końca nieruchomego z łożyskiem 9 a sprężyna 6 wraz z przymocowanym światłowodem 7 nawija się na łożysko 5. Nawijanie światłowodu na łożysko 5 powoduje wprowadzanie strat zgięciowych w światłowodzie. Pomiar stanu odległości pomiędzy kolejnymi elementami ruchomymi odbywa się przy pomocy reflektometru optycznego 16. Sygnał z reflektometru 16 wysyłany jest światłowodem do czujników 2, a pomiar realizowany jest poprzez analizę sygnału wracającego do reflektometru 16. Taki typ pomiaru pozwala na określenie strat powstałych na każdym z elementów czujnikowych, a co za tym idzie na określenie odległości pomiędzy elementami. Główną zaletą przedstawionego rozwiązania jest to, że pomiar z wielu elementów czujnikowych odbywać się może jednocześnie, bez konieczności stosowania przełączników optycznych. Na Fig. 11 zaprezentowano charakterystykę przedstawiającą pomiar strat wzdłuż światłowodu, do którego przymocowane są elementy czujnikowe 2. Punktowe spadki poziomu sygnału mierzonego, określają miejsce umieszczenia elementu czujnikowego 2, co pozwala na jego jednoznaczną identyfikację. Poziom zmian mocy w poszczególnych punktach spadku pozwala z kolei na określenie odległości w poszczególnych obszarach pomiarowych.

Sprężyna spiralna 6 wytworzona jest z materiału ukształtowanego i obciążonego tak by tworzyć ciasny zwój. Wymiary sprężyn są dobrane w taki sposób, aby podczas zmiany poziomu ich zwinięcia, straty zgięciowe w przymocowanym do sprężyn światłowodach wprowadzały straty o niezerowej wartości. Światłowód 7 jest standardowym światłowodem włóknistym typu SMF i został dobrany w taki sposób, aby rozmiary sprężyny wprowadzały mierzalne straty zgięciowe, widoczne na mierniku mocy 3. Straty wprowadzane przez element czujnikowy 2 strat wynoszą 25 od 3 dB do 5.3 dB i mierzonej odległości.

Sposób pomiaru odległości według wynalazku polega na umieszczeniu w strukturze konstrukcji podlegającej wydłużeniom oraz skróceniom światłowodowego czujnika odległości 2 według wynalazku, a następnie zasileniu toru światłowodowego sygnałem świetlnym pochodzącym ze źródła światła 1, a następnie sygnał prowadzi się transmisyjnie - jak pokazano na Fig. 10 - poprzez tor światłowodowy tak, że w skutek wydłużenia lub skrócenia czujnika wprowadza się straty zgięciowe i mierzy się moc optyczną sygnału po opuszczeniu modułu zwijającego 2.

P r z y k ł a d 6.

PL 236 080 B1

W tym przykładzie przedstawiono koncepcje czujnika odległości oraz sposobu pomiaru odległości w wykorzystaniem modułu zwijającego zawierającego sprężynę spiralną, która wprowadza ruch obrotowy oraz cylinder.

Tor światłowodowy zawiera dwa fragmenty światłowodu czujnikowego 7 i odcinek światłowodu zagiętego 11 pomiędzy dwoma fragmentami światłowodu czujnikowego. Tor światłowodowy zamocowany jest tak, że zagięty odcinek 11 jest unieruchomiony w module zwijającym. Moduł zwijający zawiera cylinder 19, umieszczony współosiowo bolec 18, który jest przymocowany do jednego z elementów konstrukcyjnych miedzy którymi mierzona jest odległość, oraz sprężynę spiralną, która wprowadza ruch obrotowy, a której jeden koniec 9 jest przymocowany do bolca 18 oraz drugi koniec 10 zamontowany jest do wewnętrznej powierzchni cylindra 19. Światłowód czujnikowy 7 stanowiący fragment toru światłowodowego przymocowany jest do zewnętrznej powierzchni cylindra 19 i owinięty wokół niej. Przy czym wyprowadzenie światłowodu czujnikowego 7 poza obszar modułu zwijającego zrealizowane jest tak, że w obszarze zamocowania tor światłowodowy jest zagięty a wejście i wyjście toru światłowodowego są przymocowane do jednego z elementów konstrukcyjnych, miedzy którymi mierzona jest odległość. Odcinek zagięty 11 jest przymocowany do zewnętrznej strony cylindra 19.

Światło ze źródła 1 będącego diodą superluminescencyjną jest wprowadzane do światłowodu włóknistego 4, którym następnie propaguje się do elementu czujnikowego 2. Element czujnikowy zawiera moduł zwijający, który ma postać sprężyny spiralnej 6 umieszczonej wewnątrz obrotowego cylindra 19. Jeden z końców sprężyny 6 przymocowany jest do nieruchomego bolca 18 umieszczonego w centralnej części cylindra 19, drugi zaś do ściany wewnętrznej ruchomego cylindra 19. Sprężyna 6 umiejscowiona jest w taki sposób, aby obracanie cylindra 19 wokół bolca 18 powodowało wzrost naprężeń w sprężynie 6.

W momencie, gdy czujnik mierzy odległość sprężyna 6 umieszczona wewnątrz cylindra 19 wymusza jego obracanie. W momencie zmniejszania mierzonej odległości, cylinder 19 napędzany przez sprężynę 6 zaczyna się obracać co powoduje nawijanie się na niego włókien światłowodowych 7. Nawijanie światłowodu 7 na cylinder 19 powoduje wprowadzanie strat zgięciowych w światłowodzie 7, co z kolei powoduje spadek mocy mierzonej na mierniku mocy 3.

Sprężyna spiralna 6 jest wykonana z cienkiej taśmy stalowej obciążanej momentem skręcającym, wywołującym w taśmie naprężenia zginające. Wymiary sprężyny 6 są dobrane w taki sposób, aby umożliwiać pomiar odległości w zakresie 0-800mm, poprzez wprowadzanie ruchu obrotowego cylindra 19, wewnątrz którego jest umieszczona. Parametry sprężyny pozwalają na wykonanie jej do 20 obrotów, co w zupełności wystarcza, aby nawinąć światłowód pomiarowy 7 na cylinder 19. Światłowód 7, jest standardowym światłowodem włóknistym typu SMF i został dobrany w taki sposób, aby rozmiary sprężyny wprowadzały mierzalne straty zgięciowe, widoczne na mierniku mocy 3. Światłowód 7 został częściowo pokryty miedzią, aby zostać przymocowany do sprężyny spiralnej w procesie elektrolizy. Źródłem światła 1 jest dioda superluminescencyjna emitująca falę świetlną o długości 1550 nm. Straty wprowadzane przez element czujnikowy 2 przedstawiony na Fig. 12 i 13 wynoszą od 1 dB do 2.5 dB i zależą od mierzonej odległości.

Moduł zwijający czujnika według wynalazku z będzie rozwijać światłowód czujnikowy 7 i zmniejszać straty zgięciowe, co spowoduje zmianę wskazania mocy na detektorze 3. Zmniejszanie odległości między elementami będzie sprawiać, że światłowód będzie się zwijał a straty zgięciowe będą rosy, co spowoduje zmianę wskazania mocy na detektorze 3.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Światłowodowy system do pomiaru odległości w konstrukcji podlegającej wydłużeniom oraz skróceniom, zawierający przyłączony do źródła światła oraz układu detekcyjnego tor światłowodowy z włączonym czujnikiem odległości (2), wyposażonym w światłowód czujnikowy (7) podlegający kontrolowanemu wprowadzaniu strat zgięciowych na module zwijającym, przy

PL 236 080 B1 czym światłowód czujnikowy (7) jest w co najmniej jednym, miejscu jest połączony z modułem zwijającym, a poza obszarem zamocowania lub w tym obszarze fragment toru światłowodowego wyprowadzony jest poza moduł zwijający, znamienny tym, że w tor światłowodowy są szeregowo włączone przynajmniej dwa czujniki odległości (2) zaś źródło światła i układ detekcji stanowią elementy reflektometru optycznego (16).
2. Światłowodowy system według zastrz. 1, znamienny tym, że tor światłowodowy zawiera co najmniej odcinki światłowodu przynajmniej dwóch różnych typów.
3. Światłowodowy system według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w przynajmniej jednym czujniku światłowodowym (2) moduł zwijający zawiera element sprężysty.
4. Światłowodowy system według zastrz. 3, znamienny tym, że element sprężysty stanowi sprężyna spiralna.
5. Światłowodowy system według zastrz. 4, znamienny tym, że sprężyna spiralna jest ruchoma liniowo względem konstrukcji podlegającej pomiarowi oraz ruchoma obrotowo i łożyskowana.
6. Światłowodowy system według zastrz. 4 lub 5, znamienny tym, że światłowód czujnikowy (7) na całej długości jest połączony ze sprężyną spiralną.
7. Światłowodowy system według dowolnego z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, w przynajmniej jednym czujniku światłowodowym (2) moduł zwijający zawiera cylinder (19) oraz znajdujący się w jego wnętrzu współosiowy bolec (18) przy czym cylinder i bolec są połączone sprężyną (6) a światłowód pomiarowy (7) jest przymocowany do zewnętrznej powierzchni cylindra (19).