RU173567U1 - Оптический измеритель давления - Google Patents

Оптический измеритель давления Download PDF

Info

Publication number
RU173567U1
RU173567U1 RU2016150964U RU2016150964U RU173567U1 RU 173567 U1 RU173567 U1 RU 173567U1 RU 2016150964 U RU2016150964 U RU 2016150964U RU 2016150964 U RU2016150964 U RU 2016150964U RU 173567 U1 RU173567 U1 RU 173567U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
collimator
beam splitter
pressure meter
piezoceramic
Prior art date
Application number
RU2016150964U
Other languages
English (en)
Inventor
Григорий Иванович Долгих
Вячеслав Александрович Швец
Сергей Владимирович Яковенко
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ)
Priority to RU2016150964U priority Critical patent/RU173567U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU173567U1 publication Critical patent/RU173567U1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00Measuring 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
    • G01L11/02Measuring 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/06Indicating or recording by optical means

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и касается оптического измерителя давления. Оптический измеритель давления включает в себя источник лазерного излучения, коллиматор, снабженный светоотражающим покрытием чувствительный элемент, светоделитель, фотодетектор, неподвижный отражатель, пьезокерамический узел и систему регистрации. Неподвижный отражатель выполнен с возможностью взаимодействия с пьезокерамическим узлом, сообщенным с выходами системы регистрации. Светоделитель выполнен в виде делительного куба, в объеме которого выполнена грань для разделения лучей, ориентированная под углом к оптической оси коллиматора. Технический результат заключается в повышение продолжительности бесперебойной работы устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

МПК G01L23/06
Оптический измеритель давления
Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения вариаций давления газов, в частности атмосферного давления, и может быть использована в геофизике.
Известен оптико-механический измеритель давления, содержащий герметичный корпус, в котором размещена оптическая часть системы, содержит источник монохроматического излучения, коллиматор и интерферометр, содержащий светоделитель, световод, линзу, фотодетектор, подвижный отражатель, являющийся одновременно чувствительным элементом датчика, неподвижный отражатель в виде двух плоскопараллельных зеркал, установленных на пьезокерамических основаниях под углом 90° друг к другу, и связанных с системой регистрации, которая выполнена с возможностью изменения длины оптического пути, проходимого опорным лучом, за счет цепи обратной связи и подвижный отражатель выполненный в виде мембраны с нанесенным светоотражающим покрытием, которая одновременно является одним из торцов корпуса (см. RU №2159925, 2000).
Однако известная конструкция не обеспечивает требуемой точности измерений низкочастотных и сверхнизкочастотных вариаций давления, поскольку не учитывает большую температурную погрешность, возникающую из-за того, что внутренняя полость конструкции содержит внутри себя воздух при давлении, существовавшем в момент ее сборки.
Известен также оптический измеритель давления, содержащий оптическую систему содержащую источник лазерного излучения, коллиматор, чувствительный элемент, снабженный светоотражающим покрытием, светоделитель, фотодетектор, неподвижный отражатель, выполненный с возможностью взаимодействия с пьезокерамическим узлом, сообщенным с выходами системы регистрации (см. RU № 45528, 2005).
В оптической схеме данного измерителя применена делительная пластина, предназначенная для разделения лучей, проходящих впоследствии по измерительному и опорному пути. Она требует громоздкого и дорогого механизма настройки. Уменьшение размеров пластины невозможно, поскольку ее толщина должна быть значительно больше, чем диаметр луча (7-10 мм после коллиматора), т.е. толщина пластины должна быть 20-25 мм, для исключения возникновения паразитной интерференции, возникающей при отражении от ее передней и задней граней. Таким образом, время бесперебойной работы установки ограничено и требуется частое повторение настройки.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение продолжительности бесперебойной работы прибора.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в исключении необходимости проведения дополнительных настроек светоделителя за счет его компактирования и повышения надежности фиксации в корпусе прибора.
Для решения поставленной задачи, оптический измеритель давления, включающий оптическую систему содержащую источник лазерного излучения, коллиматор, чувствительный элемент, снабженный светоотражающим покрытием, светоделитель, фотодетектор, неподвижный отражатель, выполненный с возможностью взаимодействия с пьезокерамическим узлом, сообщенным с выходами системы регистрации, отличается тем, что светоделитель выполнен в виде делительного куба, в объеме которого выполнена грань для разделения лучей, ориентированная под углом к оптической оси коллиматора. Кроме того, неподвижный отражатель выполнен в виде зеркала установленного параллельно, обращенной к нему внешней плоскостью делительного куба, при этом пьезокерамический узел содержит пьезокерамические элементы соосные друг другу и оптической оси зеркала.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивает решение поставленной задачи, а именно повышение продолжительности бесперебойной работы прибора.
Полезная модель поясняется чертежами, при этом, на фиг.1 показана схема прибора.
Заявляемое устройство позволяет регистрировать давления, начиная со значений 20-50 кПа и выше, и измерять вариации давления с точностью порядка 0.5 мПа в достаточно широком диапазоне, намного превосходящем перепады давления, имеющие место, например, в природе за счет естественных причин.
На чертеже показаны: лазер 1, коллиматор 2, светоделитель 3 (делительный куб), блок анероидных коробок 4 (чувствительный элемент прибора), с закрепленным на его поверхности подвижным отражателем, выполненным в виде светоотражающего покрытия 5, зеркало 6 (неподвижный отражатель), пьезокерамические элементы 7 и 8, фотодетектор 9, система регистрации 10.
Заявляемое устройство содержит оптическую систему, включающую источник монохроматического излучения (лазер 1), коллиматор 2 и интерферометр, выполненный по схеме Майкельсона, содержащий светоделитель 3, светоотражающее покрытие 5, зеркало 6, фотодетектор 9.
Вся оптическая часть заявляемого устройства жестко закрепляется на оптической скамье, изготавливаемой из материала с малым тепловым расширением.
В качестве источника монохроматического излучения используют, частотно-стабилизированный лазер известной конструкции, например, частотно-стабилизированный ОКГ типа ЛГН 303 или «Драгун» или «Стандарт У» или «Стандарт 5».
Светоделитель 3 выполнен в виде делительного куба, в объеме которого выполнена грань для разделения лучей, ориентированная под углом к оптической оси коллиматора. Это известное фабричное изделие (см. например, https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=BS016).
Размеры делительного куба могут быть близкими величине луча, поскольку отражений, вызывающих паразитную интерференцию лучей не возникает (т.к. делительная грань в кубе одна). Крепежный элемент куба представляет собой простой зажим с минимальными возможностями регулировки. Настройка такой оптической системы значительно проще благодаря тому, что прямые и обратные лучи в измерительном и опорном «плечах» прибора проходят по одним и тем же путям. Настройка в основном заключается в том, что нужно лучами от зеркал попасть в центры соответствующих граней куба.
В качестве чувствительного элемента используется анероидная коробка известной конструкции, например, типа БАММ-1, или М-67, или М-98, или, с целью повышения чувствительности, блок анероидных коробок, представляющих собой несколько последовательно соединенных между собой одинаковых анероидных коробок.
В качестве подвижного отражателя используется светоотражающее покрытие 5, например, зеркало, установленное на свободный торец анероидной коробки.
Неподвижный отражатель опорного луча выполнен в виде плоскопараллельного зеркала 6, установленного параллельно, обращенной к нему внешней плоскостью делительного куба (светоделителя) 3.
В качестве системы регистрации на базе микропроцессора типа ATMEGA16 применена система экстремального регулирования с системой учета скачкообразных переходов между соседними интерференционными максимумами и автоматическим введением расчетных поправок температурной погрешности. Система регистрации выполнена с возможностью изменения оптической длины пути, проходимого опорным лучом за счет цепи обратной связи, воздействующей на неподвижный отражатель оптической системы.
Систему обратной связи осуществляют посредством того, что на пьезокерамические элементы 7 и 8, на которых установлено зеркало 6 (неподвижный отражатель опорного луча), подается электрический сигнал, который изменяет геометрические размеры пьезокерамического основания и соответственно меняет оптическую длину, проходимую опорным лучом интерферометра. В заявленном устройстве пьезокерамические элементы 7 и 8 в эталонной «плече» интерферометра установлены на один держатель вместе с зеркалом 6.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Луч от лазера 1 попадает на коллиматор 2, где преобразуется в параллельный пучок и расширяется до размеров, приемлемых при настройке интерференции. Далее луч направляется на светоделитель 3, где расщепляется на два пучка. Один из них, отражается от светоотражающего покрытия 5, размещенного на свободном конце блока анероидных коробок 4, вновь попадает на светоделитель 3, а затем на фотодетектор 9 в место прихода луча от зеркала 6 (неподвижного отражателя опорного луча). В данном месте измерительный и опорный лучи совмещаются. Интерференционная картина настраивается на пятно-минимум, в месте расположения которого находится фотодетектор 9.
Под воздействием вариаций внешнего давления возникают перемещения свободного конца блока анероидных коробок 4, вследствие чего изменяется оптическая длина, проходимая измерительным лучом, что приводит к изменению интенсивности света в месте нахождения фотодетектора 9. Соответственно система регистрации 10 вырабатывает сигнал обратной связи, подаваемый к пьезокерамическим основаниям на которых укреплено отражающее зеркало 6 неподвижный отражатель опорного луча, и этим изменяется оптическая длина, проходимая опорным лучом. Интенсивность пятна в месте нахождения фото детектора 9 поддерживается за счет обратной связи постоянной. Величина сигнала, подаваемого на пьезокерамические элементы 7 и 8 зеркала 6 неподвижного отражателя, пропорциональна изменению оптической длины измерительного луча и, соответственно, является мерой смещения свободного конца блока анероидных коробок 4.
При необходимости, для защиты устройства от неблагоприятных условий окружающей среды, его помещают в корпус (на чертежах не показан).

Claims (2)

1. Оптический измеритель давления, включающий оптическую систему, содержащую источник лазерного излучения, коллиматор, чувствительный элемент, снабженный светоотражающим покрытием, светоделитель, фотодетектор, неподвижный отражатель, выполненный с возможностью взаимодействия с пьезокерамическим узлом, сообщенным с выходами системы регистрации, отличающийся тем, что светоделитель выполнен в виде делительного куба, в объеме которого выполнена грань для разделения лучей, ориентированная под углом к оптической оси коллиматора.
2. Оптический измеритель давления по п. 1, отличающийся тем, что неподвижный отражатель выполнен в виде зеркала, установленного параллельно обращенной к нему внешней плоскости делительного куба, при этом пьезокерамический узел содержит пьезокерамические элементы, соосные друг с другом и оптической осью зеркала.
RU2016150964U 2016-12-26 2016-12-26 Оптический измеритель давления RU173567U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150964U RU173567U1 (ru) 2016-12-26 2016-12-26 Оптический измеритель давления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150964U RU173567U1 (ru) 2016-12-26 2016-12-26 Оптический измеритель давления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU173567U1 true RU173567U1 (ru) 2017-08-30

Family

ID=59798155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016150964U RU173567U1 (ru) 2016-12-26 2016-12-26 Оптический измеритель давления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU173567U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216568U1 (ru) * 2022-12-13 2023-02-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук Мобильный лазерный интерферометр

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5301010A (en) * 1989-02-18 1994-04-05 Cambridge Consultants Limited Interferometer having a short coherence length light source and means for identifying interference fringes
RU45528U1 (ru) * 2004-11-03 2005-05-10 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук (статус государственного учреждения) (ТОИ ДВО РАН) Оптический измеритель давления
RU71163U1 (ru) * 2007-10-22 2008-02-27 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Мобильный лазерный гидрофон
US20080273192A1 (en) * 2007-05-01 2008-11-06 Sony Corporation Vibration detection device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5301010A (en) * 1989-02-18 1994-04-05 Cambridge Consultants Limited Interferometer having a short coherence length light source and means for identifying interference fringes
RU45528U1 (ru) * 2004-11-03 2005-05-10 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской Академии наук (статус государственного учреждения) (ТОИ ДВО РАН) Оптический измеритель давления
US20080273192A1 (en) * 2007-05-01 2008-11-06 Sony Corporation Vibration detection device
RU71163U1 (ru) * 2007-10-22 2008-02-27 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) Мобильный лазерный гидрофон

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216568U1 (ru) * 2022-12-13 2023-02-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук Мобильный лазерный интерферометр

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102620868B (zh) 具有垂直光路结构的薄膜应力测量装置及其应用
CN102003935B (zh) 一种激光跟踪仪测量中环境补偿的方法
RU155509U1 (ru) Лазерно-интерференционный гидрофон с системой термостабилизации
CN108534986B (zh) 一种多纵模激光器谐振腔fsr测量装置及测量方法
CN105203031A (zh) 四倍光学细分的两轴外差光栅干涉仪
US5177566A (en) Interferometer with environment sensitive static etalon
RU2601530C1 (ru) Устройство для измерения угловых перемещений объекта
RU173567U1 (ru) Оптический измеритель давления
ATE491932T1 (de) Messeinrichtung zum messen der refraktionseigenschaften optischer linsen
RU71163U1 (ru) Мобильный лазерный гидрофон
JPH0829128A (ja) 物理量測定装置及びその測定器
CN102564613B (zh) 一种波长跟踪器
CN202256150U (zh) 智能光干涉气体测定装置
CN104596635A (zh) 基于分节psd的差动式振动加速度传感器
RU171583U1 (ru) Лазерный гидрофон
RU2625000C1 (ru) Лазерно-интерференционный измеритель градиента давления в жидкости
RU58216U1 (ru) Лазерно-интерференционный гидрофон
RU45528U1 (ru) Оптический измеритель давления
CN204359427U (zh) 基于分节psd的差动式振动加速度传感器
RU81326U1 (ru) Мобильный лазерный нанобарограф
CN104266583A (zh) 多自由度测量系统
KR20200040680A (ko) 광 간섭 시스템
US20210247176A1 (en) Laser interference device
JPS58208602A (ja) レ−ザ装置及びこのようなレ−ザ装置を具える干渉計
CN104101481A (zh) 一种具有双光路的镜片散射光检测仪