RU162537U1 - OPTICAL FIBER OPTIC DETERMINATION - Google Patents

OPTICAL FIBER OPTIC DETERMINATION Download PDF

Info

Publication number
RU162537U1
RU162537U1 RU2015144812/28U RU2015144812U RU162537U1 RU 162537 U1 RU162537 U1 RU 162537U1 RU 2015144812/28 U RU2015144812/28 U RU 2015144812/28U RU 2015144812 U RU2015144812 U RU 2015144812U RU 162537 U1 RU162537 U1 RU 162537U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical radiation
positioning device
fiber optic
rings
ring
Prior art date
Application number
RU2015144812/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Евгеньевич Корелин
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Научно-производственное объединение "Аврора"
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 Акционерное общество "Концерн "Научно-производственное объединение "Аврора" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Научно-производственное объединение "Аврора"
Priority to RU2015144812/28U priority Critical patent/RU162537U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU162537U1 publication Critical patent/RU162537U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/354—Switching arrangements, i.e. number of input/output ports and interconnection types
    • G02B6/3544—2D constellations, i.e. with switching elements and switched beams located in a plane
    • G02B6/3548—1xN switch, i.e. one input and a selectable single output of N possible outputs
    • G02B6/3552—1x1 switch, e.g. on/off switch
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/06—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission
    • G01F1/065—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission with radiation as transfer means to the indicating device, e.g. light transmission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
    • G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

1. Волоконно-оптическое устройство определения положения, содержащее источник оптического излучения, двухстороннюю волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС), по меньшей мере одно кольцо с металлической поверхностью, установленное на штоке, приемник оптического излучения, шток и кольцо имеют различные коэффициенты отражения оптического излучения, причем шток и ВОЛС расположены таким образом, что при попадании пучка света из ВОЛС на шток с по крайней мере одним установленным на нем кольцом, часть отраженного пучка попадает в обратную линию ВОЛС.2. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 1, которое содержит два и более кольца, имеющих металлические поверхности с различными между собой коэффициентами отражения оптического излучения.3. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 2, которое содержит два кольца, выполненных из различных металлов либо их сплавов.4. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 2, которое содержит два кольца, имеющих металлические поверхности в виде различных металлических покрытий.5. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 2, которое содержит два кольца, причем одно кольцо выполнено из хрома либо имеет хромовое покрытие, а второе из никеля либо имеет никелевое покрытие.6. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 2, которое содержит два кольца, причем одно кольцо выполнено из хрома либо имеет хромовое покрытие, а второе выполнено из алюминия либо имеет алюминиевое покрытие.7. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 1, отличающееся тем, что содержит датчик источника оптического излучения, установленный не1. Fiber-optic positioning device containing an optical radiation source, a double-sided fiber optic communication line (FOCL), at least one ring with a metal surface mounted on a rod, an optical radiation receiver, a rod and a ring have different reflection coefficients of optical radiation moreover, the rod and FOCL are located in such a way that when a light beam from the FOCL hits the rod with at least one ring mounted on it, part of the reflected beam falls into the return line FOCL. 2. A fiber optic positioning device according to claim 1, which contains two or more rings having metal surfaces with different reflection coefficients of optical radiation. 3. The fiber optic positioning device according to claim 2, which contains two rings made of various metals or their alloys. 4. A fiber optic positioning device according to claim 2, which comprises two rings having metal surfaces in the form of various metal coatings. The fiber optic positioning device according to claim 2, which contains two rings, one ring being made of chromium or has a chromium coating, and the second is made of nickel or has a nickel coating. 6. The fiber optic positioning device according to claim 2, which contains two rings, one ring being made of chromium or having a chromium coating, and the second is made of aluminum or having an aluminum coating. The fiber optic positioning device according to claim 1, characterized in that it contains a sensor of the optical radiation source, not installed

Description

Полезная модель относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использована для определения положения (в частности «открыто», «закрыто», «промежуточное положение») различных механизмов, например клапанов, задвижек, выдвижных устройств, дверей и т.д. Волоконно-оптическое устройство определения положения может быть встроено в конструкцию запорных устройств. Кроме того, заявленное устройство может безопасно использоваться во взрыво- и пожароопасных объектах, в частности в топливных системах, в нефтегазовой промышленности (объекты добычи, переработки и транспортировки углеводородов).The utility model relates to optical electronic instrumentation and can be used to determine the position (in particular, “open”, “closed”, “intermediate position”) of various mechanisms, such as valves, gate valves, sliding devices, doors, etc. A fiber optic position sensing device may be integrated into the design of the locking devices. In addition, the claimed device can be used safely in explosive and fire hazardous facilities, in particular in fuel systems, in the oil and gas industry (production, processing and transportation of hydrocarbons).

Известен датчик положения клапана по патенту US 5691813 (опубл. 25.11.1997), используемый для подачи топлива в системе впрыска дизельного топлива. В рассматриваемом датчике контроль подачи топлива происходит за счет определения угла отражения луча света непосредственно от поверхности седла клапана. В датчике может быть обеспечен контроль целостности линии. Недостатками данной конструкции датчика положения являются узкая сфера применения (определение положения седла клапана) и сложность его изготовления. Общими признаками датчика положения клапана с заявленным устройством являются наличие источника (источник оптического излучения), рефлексивной области (узел отражения) и датчика (приемник оптического излучения).Known valve position sensor according to patent US 5691813 (publ. 25.11.1997), used to supply fuel in a diesel injection system. In the sensor in question, the fuel supply is controlled by determining the angle of reflection of the light beam directly from the surface of the valve seat. The integrity of the line can be provided in the sensor. The disadvantages of this design of the position sensor are a narrow scope (determination of the position of the valve seat) and the complexity of its manufacture. Common signs of a valve position sensor with the claimed device are the presence of a source (optical radiation source), a reflective region (reflection unit) and a sensor (optical radiation receiver).

Известен датчик положения гидравлического клапана по патенту GB 2159942 (опубл. 11.12.1985) Стержень клапана имеет отверстие. По прохождению света через отверстие по оптической траектории между двумя концами оптоволоконного кабеля или отсутствии сигнала на приемнике определяют открытую или закрытую позиции клапана. Конструкция датчика может содержать оптические фильтры (7-9 пункты формулы). В этом случае часть света не пропускается фильтром, а контроль целостности линии связи осуществляется по наличию или отсутствию входного сигнала приемника. Недостатком данной конструкции датчика является низкая надежность из-за плоских фильтров, которые обычно изготавливают из хрупких и тонких материалов. Общими признаками с заявленной конструкцией устройства являются наличие передатчика (источник оптического излучения), оптоволоконного кабеля (волоконно-оптический кабель), приемника (приемник оптического излучения), стержня (шток).Known sensor position of the hydraulic valve according to patent GB 2159942 (publ. 12/11/1985) The valve stem has a hole. By the passage of light through the hole along the optical path between the two ends of the fiber optic cable or the absence of a signal at the receiver, the open or closed position of the valve is determined. The design of the sensor may contain optical filters (7-9 claims). In this case, part of the light is not transmitted by the filter, and the integrity of the communication line is controlled by the presence or absence of the input signal of the receiver. The disadvantage of this sensor design is its low reliability due to flat filters, which are usually made of brittle and thin materials. Common features with the claimed device design are the presence of a transmitter (optical radiation source), fiber optic cable (optical fiber cable), receiver (optical radiation receiver), rod (rod).

Известен самоконтролирущийся оптический датчик по патенту US 4947036 (опубл. 7.08.1990) (фиг. 7), в котором на подпружиненном поршне расположены два светофильтра - зеленый и красный. От двойного цветного источника на отражающую поверхность-цветной фильтр подается два луча света зеленый и красный. После прохождения лучей через фильтр на оптический приемник попадается отфильтрованный сигнал. По факту снижения компоненты одного или другого цвета определяется через какой фильтр прошел сигнал и, соответственно, в каком положении находился поршень. Контроль целостности волоконно-оптической линии связи производиться за счет того, что на оптическом приемнике постоянно должен присутствовать сигнал хотя бы с одной из цветных компонент. Отсутствие сигнала будет означать разрыв линии.Known self-monitoring optical sensor according to patent US 4947036 (publ. 08/07/1990) (Fig. 7), in which two light filters are located on the spring-loaded piston - green and red. From a double color source, two rays of light green and red are fed to a reflective surface-color filter. After the rays pass through the filter, a filtered signal comes across the optical receiver. Upon the fact that the components of one or another color are reduced, it is determined through which filter the signal passed and, accordingly, in what position the piston was. The integrity of the fiber-optic communication line is controlled due to the fact that the signal from at least one of the color components must constantly be present at the optical receiver. No signal will indicate a line break.

Данное техническое решение по своему назначению и по своей технической сущности является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.This technical solution for its purpose and in its technical essence is the closest to the claimed and taken as a prototype.

Основными недостатками прототипа являются:The main disadvantages of the prototype are:

- низкая надежность и высокая сложность изготовления из-за использования источников оптического излучения двух цветов;- low reliability and high manufacturing complexity due to the use of two-color optical radiation sources;

- сложность изготовления из-за высоких требования по соответствию спектральных характеристик фильтра и источника оптического излучения;- the complexity of manufacturing due to the high requirements for matching the spectral characteristics of the filter and the source of optical radiation;

- высокая вероятность ложного срабатывания из-за изменения уровня сигналов, вызванных невозможностью сохранения цветными фильтрами-отражателями стабильных характеристик коэффициента отражения, а также изменениями спектральных характеристик источников.- a high probability of false triggering due to a change in the signal level caused by the inability to keep the color reflector filters stable characteristics of the reflection coefficient, as well as changes in the spectral characteristics of the sources.

Общими признаками заявленного волоконно-оптического устройства определения положения с признаками прототипа являются наличие оптоволокна (волоконно-оптическая линия связи), поршня (шток), индикатора (приемник оптического излучения).Common signs of the claimed fiber-optic device for determining the position with the signs of the prototype are the presence of optical fiber (fiber-optic communication line), piston (rod), indicator (optical radiation receiver).

Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении надежности, упрощении изготовления, снижении вероятности ложного срабатывания при обеспечении возможности контроля целостности линии, а также в обеспечении возможности определения ряда положений.The technical result of the claimed utility model is to increase reliability, simplify manufacturing, reduce the likelihood of false positives while providing the ability to control the integrity of the line, as well as providing the ability to determine a number of positions.

Технический результат достигается за счет того, что волоконно-оптическое устройство определения положения содержит источник оптического излучения, двухстороннюю волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС), по меньшей мере одно кольцо с металлической поверхностью, установленное на штоке, приемник оптического излучения, шток и кольцо имеют различные коэффициенты отражения оптического излучения, причем шток и ВОЛС расположены таким образом, что при попадании пучка света из ВОЛС на шток с по крайней мере одним установленным на нем кольцом, часть отраженного пучка попадает в обратную линию ВОЛС. При этом повышается надежность и упрощается изготовление за счет использования одного источника излучения. Не требуется соответствие спектральных характеристик колец с металлической поверхностью и источника оптического излучения, что также упрощает изготовление и снижает вероятность ложного срабатывания, т.к. срабатывание не зависит от спектральных характеристик источника и колец с металлической поверхностью. Кольца с металлической поверхностью обеспечивают механическую прочность и стабильность оптических характеристик. Кроме того, металлические поверхности долгое время сохраняют стабильные спектральные характеристики в широком частотном диапазоне. При этом обеспечена возможность контроля целостности линии по постоянно поступающему отраженному оптическому сигналу от кольца или штока. Факт нарушения в линии оптической связи может быть определен при снижении уровня сигнала до несоответствующего тому, что должен присутствовать в случае нормального снижения уровня при прохождении оптоволоконной линии связи и отражении от кольца с металлической поверхностью или штока.The technical result is achieved due to the fact that the fiber-optic device for determining the position contains an optical radiation source, a two-way fiber-optic communication line (FOCL), at least one ring with a metal surface mounted on the rod, the optical radiation receiver, the rod and the ring have different reflection coefficients of optical radiation, and the rod and FOCL are located in such a way that when a light beam from the FOCL hits a rod with at least one ring mounted on it, be reflected beam falls in the opposite fiber-optic line. At the same time, reliability is improved and manufacturing is simplified through the use of a single radiation source. The spectral characteristics of rings with a metal surface and an optical radiation source do not need to be matched, which also simplifies fabrication and reduces the likelihood of false alarms, because operation is independent of the spectral characteristics of the source and rings with a metal surface. Rings with a metal surface provide mechanical strength and optical stability. In addition, metal surfaces for a long time maintain stable spectral characteristics in a wide frequency range. At the same time, it is possible to control the integrity of the line by the constantly incoming reflected optical signal from the ring or rod. The fact of a violation in the optical communication line can be determined by lowering the signal level to an inappropriate one that should be present in the case of a normal decrease in the level during the passage of the fiber-optic communication line and reflection from a ring with a metal surface or rod.

Волоконно-оптическое устройство определения положения может содержать два и более кольца, имеющих металлические поверхности с различными между собой коэффициентами отражения оптического излучения. За счет этого может быть определен ряд положений, при этом не произойдет значительного усложнения изготовления, т.к. не потребуется дополнительных источников оптического излучения различных цветов как в прототипе.A fiber optic positioning device may contain two or more rings having metal surfaces with different reflection coefficients of optical radiation. Due to this, a number of provisions can be determined, while there will be no significant complication of manufacture, because no additional sources of optical radiation of various colors will be required as in the prototype.

Волоконно-оптическое устройство определения положения может содержать два кольца, выполненных из различных металлов либо их сплавов. Такое устройство представляет самый простой вариант изготовления, обеспечивающий высокую надежность, в том числе за счет механической прочности штока с кольцами.The fiber optic positioning device may contain two rings made of various metals or their alloys. Such a device is the simplest manufacturing option, providing high reliability, including due to the mechanical strength of the stem with rings.

Волоконно-оптическое устройство определения положения может содержать два кольца, имеющих металлические поверхности в виде различных металлических покрытий. При этом также обеспечивается простота изготовления за счет использования кольца, изготовленного из дешевого металла или пластика и нанесенного на него металлического покрытия, которое может иметь повышенные свойства надежности и улучшенные оптические свойства, что дополнительно повышает надежность устройства в целом.The fiber optic positioning device may comprise two rings having metal surfaces in the form of various metal coatings. It also provides ease of manufacture by using a ring made of cheap metal or plastic and a metal coating deposited on it, which can have improved reliability properties and improved optical properties, which further increases the reliability of the device as a whole.

Волоконно-оптическое устройство определения положения может содержать два кольца, причем одно кольцо выполнено из хрома либо имеет хромовое покрытие, а второе из никеля либо имеет никелевое покрытие.The fiber optic positioning device may contain two rings, one ring being made of chromium or has a chromium coating, and the second one is nickel or has a nickel coating.

Волоконно-оптическое устройство определения положения может содержать два кольца, причем одно кольцо выполнено из хрома либо имеет хромовое покрытие, а второе выполнено из алюминия либо имеет алюминиевое покрытие. Никель, хром и алюминий имеют сохраняющиеся в течение длительного времени характеристики по отражению оптического излучения, что дополнительно повышает надежность.The fiber optic positioning device may contain two rings, one ring being made of chromium or having a chromium coating, and the second is made of aluminum or having an aluminum coating. Nickel, chromium and aluminum have long-term characteristics for the reflection of optical radiation, which further increases reliability.

Кроме того, волоконно-оптическое устройство определения положения может содержать датчик источника оптического излучения, установленный непосредственно у источника оптического излучения, узел контроля, связанный первым входом с датчиком источника оптического излучения, а вторым входом с оптическим приемником. Датчик источника оптического излучения может быть выполнен в виде оптического разделителя, что упрощает изготовление и повышает надежность устройства. Узел контроля волоконно-оптического устройства определения положения может включать вычитатель, по меньшей мере два пороговых устройства, выход вычитателя соединен с входами пороговых устройств, а входы вычитателя являются входами прибора контроля. При использовании датчика источника излучения реализуется контроль разрыва линии не только по факту снижения уровня отражения ниже критического, но и по факту состояния источника оптического излучения.In addition, the fiber-optic positioning device may include an optical radiation source sensor mounted directly at the optical radiation source, a monitoring unit connected to the first input to the sensor of the optical radiation source, and the second input to the optical receiver. The sensor of the optical radiation source can be made in the form of an optical splitter, which simplifies the manufacture and increases the reliability of the device. The control unit of the fiber-optic positioning device may include a subtractor, at least two threshold devices, the output of the subtractor is connected to the inputs of the threshold devices, and the inputs of the subtractor are inputs of the control device. When using the radiation source sensor, line break monitoring is implemented not only upon the fact that the reflection level drops below the critical level, but also upon the fact of the state of the optical radiation source.

Волоконно-оптическое устройство определения положения может содержать два кольца, причем одно кольцо может иметь имеет хромовое покрытие, а второе - никелевое покрытие, датчик источника оптического излучения, установленный непосредственно у источника оптического излучения, узел контроля, связанный первым входом с датчиком источника оптического излучения, а вторым входом с оптическим приемником, причем датчик источника оптического излучения выполнен в виде оптического разделителя, а узел контроля включает вычитатель, два пороговых устройства, выход вычитателя соединен с входами пороговых устройств, входы вычитателя являются входами прибора контроля.The fiber-optic positioning device may contain two rings, one ring may have a chrome coating, and the second nickel-plated, an optical radiation source sensor mounted directly at the optical radiation source, a control unit connected to the first input to the optical radiation source sensor, and the second input with an optical receiver, and the sensor of the optical radiation source is made in the form of an optical splitter, and the control unit includes a subtractor, two threshold devices three, the output of the subtractor is connected to the inputs of the threshold devices, the inputs of the subtractor are the inputs of the control device.

Все указанные варианты устройства могут быть использованы в любом сочетании признаков.All of these device options can be used in any combination of features.

Работа волоконно-оптического устройства определения положения поясняется следующими фигурами.The operation of the fiber optic positioning device is illustrated by the following figures.

На фиг 1. представлен пример реализации волоконно-оптического устройства определения положения и фрагмент регулируемого клапана, где:In Fig 1. presents an example implementation of a fiber optic device for determining the position and a fragment of an adjustable valve, where:

1 - источник оптического излучения;1 - source of optical radiation;

2 - оптический разделитель (ОР);2 - optical splitter (OP);

3 - узел ввода-вывода оптический (УВВ);3 - optical input-output node (UVV);

4 - волоконно-оптический кабель;4 - fiber optic cable;

5 - коллиматорные линзы;5 - collimator lenses;

6 - кольца;6 - rings;

7 - подпружиненный шток;7 - a spring-loaded rod;

8 - узел отражения;8 - reflection node;

9 - корпус;9 - case;

10 - приемник оптического излучения;10 - receiver of optical radiation;

11 - узел контроллера (УК);11 - controller node (UK);

12 - узел питания (УП);12 - power supply unit (UP);

13 - прибор сбора и обработки информации (ПСОИ).13 - a device for collecting and processing information (PSOI).

На фиг. 2 представлен укрупненный вид узла отражения.In FIG. 2 shows an enlarged view of a reflection unit.

На фиг. 3 представлен узел контроллера с входящими в его состав устройствами, в котором:In FIG. 3 shows the controller node with its constituent devices, in which:

14 - вычитатель (дифференциальный усилитель);14 - subtractor (differential amplifier);

15 - пороговое устройство для первого кольца (ПУ1);15 - threshold device for the first ring (PU1);

16 - пороговое устройство для второго кольца (ПУ2).16 - threshold device for the second ring (PU2).

Устройство содержит источник 1 оптического излучения, выполненный в виде передающего оптоэлектронного модуля (ПОМ), соединенный с оптическим разделителем 2 (ОР), волоконно-оптическую линию связи, выполненную в виде оптического кабеля 4. Устройство содержит две коллиматорные линзы 5, два кольца 6 с металлическими поверхностями, установленные на подпружиненном штоке 7, вместе образующие узел отражения 8. Кольца 6 и шток 7 имеют различные коэффициенты отражения оптического излучения. Кроме того, кольца 6 имеют между собой различные коэффициенты отражения оптического излучения. Устройство содержит приемник 10 оптического излучения, выполненный в виде приемного оптоэлектронного модуля (ПРОМ), который вместе с ПОМ 1 и ОР 2 представляют собой узел ввода-вывода 3 оптический (УВВ). УВВ 3 соединен с узлом контроллера 11 (УК), которые в свою очередь подключены к узлу питания 12 (УП). Источник 1 может быть выполнен в виде монохроматического оптического источника.The device comprises an optical radiation source 1, made in the form of a transmitting optoelectronic module (POM), connected to an optical splitter 2 (OP), a fiber-optic communication line made in the form of an optical cable 4. The device contains two collimator lenses 5, two rings 6 sec metal surfaces mounted on a spring-loaded rod 7, together forming a reflection unit 8. The rings 6 and the rod 7 have different reflection coefficients of optical radiation. In addition, the rings 6 have among themselves different reflection coefficients of the optical radiation. The device comprises an optical radiation receiver 10, made in the form of a receiving optoelectronic module (PROM), which, together with POM 1 and OP 2, is an optical input / output unit 3 (UVV). Air-blast 3 is connected to the node of the controller 11 (UK), which in turn are connected to the power node 12 (UP). Source 1 can be made in the form of a monochromatic optical source.

Все узлы могут быть расположены в едином корпусе прибора сборки и обработки информации 13 (ПСОИ).All nodes can be located in a single housing of the device assembly and information processing 13 (PSOI).

Корпус 9, с расположенным в нем штоком 7 и узлом отражения 8, может быть установлен от ПСОИ 13 на удалении до 100 м. Однако, возможно конструктивное исполнение устройства, при котором УВВ 3 устанавливается непосредственно на объекте измерения положения вместе с корпусом 9, например на штоке клапана, у места контакта с заслонкой или створкой двери. Все элементы устройства могут быть установлены в едином корпусе.The housing 9, with the rod 7 and the reflection unit 8 located in it, can be installed from the PSOI 13 at a distance of up to 100 m. However, a design of the device is possible in which the air-blast 3 is installed directly on the position measurement object together with the housing 9, for example, valve stem, at the point of contact with the shutter or door leaf. All elements of the device can be installed in a single housing.

Устройство работает следующим образом. Оптическое излучение от ПОМ 1 распространяется по волоконно-оптическому кабелю 4, достигает оптического разделителя 2 (ОР), в котором оптический луч разделяется на два луча, при этом ОР 2 выполняет функцию датчика источника оптического излучения. Первый луч идет по волоконно-оптическому кабелю в узел отражения 8, а второй в узел контроллера 11 (УК).The device operates as follows. The optical radiation from the POM 1 propagates through the fiber optic cable 4, reaches the optical splitter 2 (OP), in which the optical beam is divided into two beams, while the OP 2 acts as a sensor of the optical radiation source. The first beam goes through the fiber-optic cable to the reflection unit 8, and the second to the controller unit 11 (CC).

В узле отражения 8 (фиг. 2) пучок света выходит из коллиматорной линзы 5, установленной на конце подающей линии ВОЛС (оптического кабеля), и попадает на одно из двух колец 6. Пучок света, отражаясь от его поверхности, входит в другую коллиматорную линзу 5, установленную на входе обратной линии ВОЛС. В самом простом варианте пучок света может отразится не от кольца, а от поверхности штока 7 при соответствующем положении штока.At the reflection site 8 (Fig. 2), the light beam exits the collimator lens 5 mounted on the end of the fiber optic cable supply line and enters one of the two rings 6. The light beam, reflected from its surface, enters the other collimator lens 5, installed at the input of the return line of the fiber optic link. In the simplest embodiment, the light beam may not be reflected from the ring, but from the surface of the rod 7 with the corresponding position of the rod.

Кольца имеют покрытия разных металлов. Например, если кольцо, расположенное на конце подпружиненного штока 7, имеет хромовое покрытие, а кольцо, расположенное рядом имеет никелевое покрытие, то по коэффициенту отражения (степени изменения уровня оптического сигнала на выходе из узла отражения по сравнению с уровнем источника) можно определить от поверхности какого кольца отразился луч света. Таким образом определяется положение штока. При этом перепад уровня сигнала (коэффициент отражения) остается стабильным за счет использования именно металлических поверхностей и отсутствия привязки к определенному цвету (частотной характеристики источника и фильтра-отражателя). Далее сигнал по волоконно-оптическому кабелю 4 поступает на ПРОМ 10, от него - в узел контроллера 11 (УК).Rings have coatings of different metals. For example, if the ring located at the end of the spring-loaded stem 7 has a chrome coating, and the ring adjacent to it has a nickel coating, then the reflection coefficient (the degree of change in the level of the optical signal at the output of the reflection node compared to the source level) can be determined from the surface which ring reflected a ray of light. This determines the position of the stem. In this case, the signal level difference (reflection coefficient) remains stable due to the use of precisely metal surfaces and the absence of reference to a specific color (frequency response of the source and filter reflector). Next, the signal via fiber optic cable 4 is supplied to the PROM 10, from it to the controller node 11 (CC).

На фиг. 3 представлен УК 11, обеспечивающий управление узлом УВВ 3, обработку и выдачу информации потребителю. В состав УК 11 входит вычитатель 14, и два пороговых устройства (ПУ). На вход вычитателя 14 непрерывно подаются сигналы от ОР 2 и от ПРОМ 10.In FIG. Figure 3 presents UK 11, which provides control of the air-blast unit 3, processing and delivery of information to the consumer. The composition of the UK 11 includes a subtractor 14, and two threshold devices (PU). The input of the subtractor 14 is continuously fed signals from OR 2 and from PROM 10.

Выходная разница двух сигналов подается параллельно на первое пороговое устройство 15 (ПУ1), соответствующее коэффициенту отражения оптического излучения кольца, имеющего, например, хромовое покрытие, и второе пороговое устройство 16 (ПУ2) соответствующее коэффициенту отражения оптического излучения кольца, имеющего, например, никелевое покрытие. Следовательно, если выходной сигнал вычитателя 14 соответствует коэффициенту отражения оптического излучения, характерному для хрома, то шток находится в первом положении, а если выходной сигнал соответствует коэффициенту отражения, характерному для никеля, то шток находится во втором положении. Таким образом, по величине перепада отраженного оптического излучения определяют положение подпружиненного штока 7.The output difference of the two signals is supplied in parallel to the first threshold device 15 (PU1) corresponding to the reflection coefficient of optical radiation of a ring having, for example, a chromium coating, and the second threshold device 16 (PU2) corresponding to the reflection coefficient of optical radiation of a ring having, for example, a nickel coating . Therefore, if the output signal of the subtractor 14 corresponds to the reflection coefficient of optical radiation characteristic of chromium, then the rod is in the first position, and if the output signal corresponds to the reflection coefficient of characteristic nickel, the rod is in the second position. Thus, the magnitude of the difference in reflected optical radiation determines the position of the spring-loaded rod 7.

При отсутствии сигнала с обоих пороговых устройств можно установить факт деформации (неисправности, обрыва) волоконно-оптического кабеля 4, т.е. осуществить контроль целостности линии.In the absence of a signal from both threshold devices, it is possible to establish the fact of deformation (malfunction, breakage) of the fiber optic cable 4, i.e. monitor line integrity.

Узел питания 12 (УП) осуществляет питание узлов УВВ 3 и УК 11 стабилизированным напряжением постоянного тока от 12 до 36 В по двум каналам.The power node 12 (UP) provides power to the air-blast units 3 and UK 11 with a stabilized DC voltage from 12 to 36 V via two channels.

Таким образом, заявленное устройство обеспечивает возможность определения ряда положений, например различных механизмов, при повышении его надежности, упрощении изготовления и снижении вероятности ложного срабатывания.Thus, the claimed device provides the ability to determine a number of positions, for example, various mechanisms, while increasing its reliability, simplifying manufacturing and reducing the likelihood of false alarms.

Claims (10)

1. Волоконно-оптическое устройство определения положения, содержащее источник оптического излучения, двухстороннюю волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС), по меньшей мере одно кольцо с металлической поверхностью, установленное на штоке, приемник оптического излучения, шток и кольцо имеют различные коэффициенты отражения оптического излучения, причем шток и ВОЛС расположены таким образом, что при попадании пучка света из ВОЛС на шток с по крайней мере одним установленным на нем кольцом, часть отраженного пучка попадает в обратную линию ВОЛС.1. Fiber-optic positioning device containing an optical radiation source, a double-sided fiber optic communication line (FOCL), at least one ring with a metal surface mounted on a rod, an optical radiation receiver, a rod and a ring have different reflection coefficients of optical radiation moreover, the rod and FOCL are located in such a way that when a light beam from the FOCL hits the rod with at least one ring mounted on it, part of the reflected beam falls into the return line FOCL. 2. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 1, которое содержит два и более кольца, имеющих металлические поверхности с различными между собой коэффициентами отражения оптического излучения.2. A fiber optic positioning device according to claim 1, which contains two or more rings having metal surfaces with different reflection coefficients of optical radiation. 3. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 2, которое содержит два кольца, выполненных из различных металлов либо их сплавов.3. A fiber optic positioning device according to claim 2, which contains two rings made of various metals or their alloys. 4. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 2, которое содержит два кольца, имеющих металлические поверхности в виде различных металлических покрытий.4. The fiber optic positioning device according to claim 2, which contains two rings having metal surfaces in the form of various metal coatings. 5. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 2, которое содержит два кольца, причем одно кольцо выполнено из хрома либо имеет хромовое покрытие, а второе из никеля либо имеет никелевое покрытие.5. The fiber optic positioning device according to claim 2, which contains two rings, one ring being made of chromium or has a chromium coating, and the second is made of nickel or has a nickel coating. 6. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 2, которое содержит два кольца, причем одно кольцо выполнено из хрома либо имеет хромовое покрытие, а второе выполнено из алюминия либо имеет алюминиевое покрытие.6. The fiber optic positioning device according to claim 2, which contains two rings, one ring being made of chromium or having a chromium coating, and the second is made of aluminum or having an aluminum coating. 7. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 1, отличающееся тем, что содержит датчик источника оптического излучения, установленный непосредственно у источника оптического излучения, узел контроля, связанный первым входом с датчиком источника оптического излучения, а вторым входом с оптическим приемником.7. The fiber-optic positioning device according to claim 1, characterized in that it contains an optical radiation source sensor mounted directly at the optical radiation source, a control unit connected to the first input to the sensor of the optical radiation source, and the second input to the optical receiver. 8. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 1, отличающееся тем, что датчик источника оптического излучения выполнен в виде оптического разделителя.8. The fiber optic positioning device according to claim 1, characterized in that the sensor of the optical radiation source is made in the form of an optical splitter. 9. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 7, в котором узел контроля включает вычитатель, по меньшей мере два пороговых устройства, выход вычитателя соединен с входами пороговых устройств, а входы вычитателя являются входами прибора контроля.9. The fiber-optic positioning device according to claim 7, in which the control unit includes a subtractor, at least two threshold devices, the output of the subtractor is connected to the inputs of the threshold devices, and the inputs of the subtractor are the inputs of the control device. 10. Волоконно-оптическое устройство определения положения по п. 1, которое содержит два кольца, причем одно кольцо имеет хромовое покрытие, а второе имеет никелевое покрытие, датчик источника оптического излучения, установленный непосредственно у источника оптического излучения, узел контроля, связанный первым входом с датчиком источника оптического излучения, а вторым входом с оптическим приемником, причем датчик источника оптического излучения выполнен в виде оптического разделителя, а узел контроля включает вычитатель, два пороговых устройства, выход вычитателя соединен с входами пороговых устройств, входы вычитателя являются входами прибора контроля.
Figure 00000001
10. The fiber-optic positioning device according to claim 1, which contains two rings, one ring having a chrome coating and the other having a nickel coating, an optical radiation source sensor mounted directly at the optical radiation source, a control unit connected to the first input with the sensor of the optical radiation source, and the second input with an optical receiver, moreover, the sensor of the optical radiation source is made in the form of an optical splitter, and the control unit includes a subtractor, two threshold devices, the output of the subtractor is connected to the inputs of the threshold devices, the inputs of the subtractor are the inputs of the control device.
Figure 00000001
RU2015144812/28U 2015-10-20 2015-10-20 OPTICAL FIBER OPTIC DETERMINATION RU162537U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015144812/28U RU162537U1 (en) 2015-10-20 2015-10-20 OPTICAL FIBER OPTIC DETERMINATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015144812/28U RU162537U1 (en) 2015-10-20 2015-10-20 OPTICAL FIBER OPTIC DETERMINATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU162537U1 true RU162537U1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56116049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015144812/28U RU162537U1 (en) 2015-10-20 2015-10-20 OPTICAL FIBER OPTIC DETERMINATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU162537U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5914489A (en) Continuous optical path monitoring of optical flame and radiation detectors
CN102124498A (en) Sensor device for the spectral analysis detection of valuable documents and a corresponding method
CN105372801B (en) A kind of solar blind UV camera lens and system
US9746589B2 (en) Range finder and prism assembly thereof
RU162537U1 (en) OPTICAL FIBER OPTIC DETERMINATION
CN102062585A (en) Non-contact optical probe and measuring machine
US11256217B2 (en) Watch including a device for measuring the degree of relative humidity inside the watch case
US9726541B2 (en) Electromagnetic radiation sensor for monitoring a medium
US20080285009A1 (en) Laser Range Finder
US20180031769A1 (en) A transmissive photonic crystal fiber ring resonator employing single optical beam-splitter
DE102015110393A1 (en) Smoke detector with infrared light ring cover monitoring
US9188528B2 (en) Sensor for monitoring a medium
JP6320510B2 (en) Optical measurement probe and optical measurement apparatus provided with the same
CN202836770U (en) Multi-view adjusting flame detector
Middleton The effect of the angular aperture of a telephotometer on the telephotometry of collimated and non-collimated beams
KR100900899B1 (en) Complex optical system for scope of personal weapons
KR102525333B1 (en) concentration measuring device
JP2019007885A (en) Reflector, multiple reflection cell, gas concentration monitor, and method for manufacturing reflector
Liu et al. Theoretical modeling and simulation of fiber Bragg grating sensor interrogator based on linear variable filter
CN210604357U (en) Optical assembly for portable gas detector
CN110376133A (en) A kind of portable gas survey meter optical module
US20040105607A1 (en) Method and apparatus for continuous measurement of the refractive index of fluid
US6521884B1 (en) Distance measuring device with magneto-optical effect and measuring chain incorporating same
CN111256824A (en) Novel light path color measuring instrument
CN220795031U (en) Open light path type laser gas sensor receiving and transmitting multiplexing structure