RU192710U1 - Волоконно-оптический жгут для пирометрических измерений - Google Patents
Волоконно-оптический жгут для пирометрических измерений Download PDFInfo
- Publication number
- RU192710U1 RU192710U1 RU2018145659U RU2018145659U RU192710U1 RU 192710 U1 RU192710 U1 RU 192710U1 RU 2018145659 U RU2018145659 U RU 2018145659U RU 2018145659 U RU2018145659 U RU 2018145659U RU 192710 U1 RU192710 U1 RU 192710U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bundle
- fiber
- optical
- fiber optic
- quartz
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004616 Pyrometry Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/52—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using comparison with reference sources, e.g. disappearing-filament pyrometer
- G01J5/54—Optical arrangements
-
- 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
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
- G02B6/0045—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide
Abstract
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в пирометрии для измерения параметров среды в камерах сгорания авиационных газотурбинных двигателях спектральными методами. Волоконно-оптический жгут для пирометрических измерений представляет собой пучок из не менее двух отрезков многомодовых оптических волокон типа «кварц-кварц» с алюминиевым покрытием, на обоих концах которого сформированы оптические разъемы, имеющие оптическую полировку торцов. Пучок волокон сформирован путем скрутки отрезков волокон между собой по спирали с шагом 5-10 см и помещен в защитную оболочку, представляющую собой обмотку пучка волокон двумя скрещенными слоями кремнеземной ленты противоположно направленного повива, а оптические разъемы образованы путем вклейки каждого из концов пучка волокон во внутренний канал втулки из ковара при помощи высокотемпературного кремнеземного клей-цемента. Технический результат - повышения надежности конструкции волоконно-оптических жгутов за счет снижения термических напряжений, расширения температурного диапазона эксплуатации волоконно-оптических жгутов, а также увеличения гибкости жгутов волоконно-оптических пирометров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в пирометрии для измерения параметров среды в камерах сгорания газотурбинных двигателей спектральными методами.
Полезная модель относится к области дистанционного измерения высоких температур газов, в частности к способам спектрометрического измерения температуры потока газов и может быть использована для проведения измерений при эксплуатации газовых турбин и газотурбинных двигателей.
В оптической пирометрии, как и в других сферах, связанных с высокими температурами, детектор излучения должен быть удален на достаточное расстояние от источника при помощи волоконно-оптического жгута, доставляющего излучение к детектору. Рабочие температуры на поверхности различных газотурбинных двигателях редко опускаются ниже 400 градусов, а пиковые часто достигают 600 градусов. По периметру двигателя часто расположены элементы его охлаждения (обдув, водяное охлаждение), поэтому создание волоконно-оптического жгута, вписывающегося в общую конструкцию, иногда, является предпочтительным для обеспечения безопасности измерительной системы.
Волоконно-оптический жгут может быть установлен в ограниченном пространстве на газотурбинном двигателе, в окружении большого числа прочих датчиков. От жгута зачастую требуется маленький радиус изгиба для возможности быть уложенным в треки из большого числа кабелей окружающих двигатель.
Известен волоконно-оптический жгут, описанный в US 20080260335 A1, G02B 6/04 опублик. 2007-12-07. Жгут включает в себя пучок оптических волокон, объединенных на обоих концах оптическими разъемами. Пучок оптических волокон образован путем укладки оптических волокон параллельно без использования скрутки. Отсутствует дополнительная термическая оплетка. Торцы оптических волокон в жгуте образуют монолитную конструкцию при помощи сплавления волокон. При сплавлении на приемной части оптического жгута сформирован разъем прямоугольного (квадратного) сечения. Сплавление позволяет уменьшить промежутки между волокнами, увеличить плотность упаковки волокон в жгуте.
Недостатками данной конструкции является то, что такой жгут непригоден для эксплуатации при высоких температурах, по причине уничтожения оболочки отдельных волокон во время сплавления. Нарушения оболочки волокон в месте теплового контакта жгута с нагретой измеряемой поверхностью может привести к разрушению кварцевой части жгута. Кроме того, прямоугольное сечение жгута ослабляет прочностные характеристики всего жгута, создает центры теплового напряжения, способного повредить разъемы.
Известен волоконно-оптический жгут, описанный в US 06668847, G01J 5/00, опублик. 1984-11-06, выбранный в качестве прототипа. В известном решении транспортировка оптического излучения для пирометрического датчика производится при помощи трех пучков оптических волокон, уложенных в один оптический жгут. Пучки образуют плоскую торцевую поверхность и идут на протяжении жгута параллельно в три пучка, где первый пучок помещается между двух пучков С-образной формы без скрутки.
Недостатком указанной конструкции волоконно-оптического жгута является то, что подобная конструкция жгута может способствовать скоплению термических напряжений в критических точках конструкции, что может привести к разрушению оптических волокон другими элементами конструкции под воздействием высоких температур и снижает надежность конструкции. Также подобная конструкция вносит значительное ограничение в гибкость жгута и не позволяет уменьшить минимальный радиус изгиба волоконно-оптического жгута для укладки в треки кабелей, окружающие двигатель.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности конструкции за счет снижения термических напряжений, воздействующих на оптические волокна, при эксплуатации волоконно-оптических жгутов при высоких температурах, а также увеличение гибкости жгутов для пирометрических измерений за счет уменьшения минимального радиуса изгиба волоконно-оптического жгута.
Поставленная задача решается следующим образом.
В волоконно-оптическом жгуте для пирометрических измерений, представляющем собой пучок из не менее двух отрезков многомодовых оптических волокон типа "кварц-кварц" с алюминиевым покрытием, на обоих концах которого сформированы оптические разъемы, имеющие оптическую полировку торцов, пучок волокон сформирован путем скрутки отрезков волокон между собой по спирали с шагом 5-10 см и помещен в защитную оболочку, представляющую собой обмотку пучка волокон двумя скрещенными слоями кремнеземной ленты, а оптические разъемы образованы путем вклейки концов пучка волокон во внутренний канал втулки из ковара при помощи высокотемпературного кремнеземного клей-цемента.
Сущность заявляемого изобретения поясняется следующим.
Волоконно-оптический жгут состоит из не менее двух отрезков многомодовых оптических волокон типа "кварц-кварц" в алюминиевом покрытии, обеспечивающем тепловую стойкость оптических волокон, собранных в единый пучок путем скрутки волокон по спирали. Кроме того, за счет алюминиевого покрытия обеспечивается тепловой контакт между оптическими волокнами, способствующий распределению тепла по всей длине жгута, что исключает, тем самым, неравномерность нагрева отдельных волокон во время пирометрических измерений. Скрутка волокон по спирали обеспечивает малый радиус изгиба жгута, поскольку при изгибе жгута в любом направлении все волокна в пучке будут растягиваться на одинаковую величину.
Скрутка осуществляется с шагом 5-10 см, поскольку меньший шаг скрутки увеличивает механическое напряжение всех волокон, что способно привести к разрыву волокон, в то же время, больший шаг скрутки увеличит минимальный радиус изгиба жгута, не обеспечит должного прилегания волокон друг к другу внутри жгута, а также может привести к разрыву волокон при изгибе жгута за счет различной степени взаимного удлинения волокон. Для предотвращения распускания скрутки пучок оптических волокон по всей длине плотно покрывается защитной оболочкой из кремнеземной ленты путем ее оборачивания по спирали двумя скрещенными слоями, тем самым, дополнительно, обеспечивая защиту от внешних термических и механических воздействий для пучка оптических волокон. В конструкции корпусов оптических разъемов жгута используется материал с коэффициентом термического расширения, близким к коэффициенту термического расширения кварцевого стекла, например, ковар, а фиксация оптических волокон в корпусе разъема осуществляется при помощи высокотемпературного кремнеземного клей-цемента, также обладающего коэффициентом термического расширения, близким к коэффициенту термического расширения кварцевого стекла, что предотвращает разрушение волокон жгута вследствие термического расширения материала втулки во время пирометрических измерений. Волоконно-оптический жгут может быть помещен в гофрированный металлический рукав, выполняющий функцию теплоотвода за счет высокой теплопроводности стали и обеспечивающий дополнительную защиту от механических воздействий. Гофрированный металлический рукав закреплен путем обжима в соединительной гильзе, имеющей резьбовое соединение с корпусом оптического разъема.
Сущность изобретения поясняется чертежом где на фиг. 1 представлена принципиальная схема заявленного жгута, на фиг. 2 изображен торец площадки разъема приемной части жгута.
Волоконно-оптический жгут (фиг. 1) включает втулку 1 корпуса разъема приемной части жгута, пучок оптических волокон 2, внешнюю защитную оболочку 3 из кремнеземной ленты и втулку 4 корпуса разъема измерительной части жгута.
На фиг. 2 (вид слева) показана втулка 1 корпуса разъема приемной части жгута, имеющая четыре отверстия для крепления разъема к оптическому порту на поверхности двигателя. В центре втулки показаны волокна 2, вклеенные во втулку 1 при помощи высокотемпературного клея.
В качестве конкретного примера выполнения предлагается волоконно-оптический жгут, который содержит восемь многомодовых оптических волокон типа "кварц-кварц" с апертурой 0,22 в алюминиевом покрытии, которое необходимо для защиты кварцевой части от воздействия молекул воды, приводящего к разрушению структуры и для работы при высоких температурах. Оптические волокна на приемной части волоконно-оптического жгута оплетаются кремнеземной нитью, для предварительной фиксации пучка и предотвращения его распускания. По окончании плетения пучок также оплетается кремнеземной нитью с другого конца. Пучок оптических волокон образуется путем скрутки с шагом 5 см. Для окончательной фиксации пучок волокон по всей длине оплетается кремнеземной лентой шириной 1.5 см, которая плотно оборачивается вокруг пучка двумя скрещенными слоями противоположно направленного повива с перекрытием витков на 0.5 см. Ширина наложения витков определяет надежность защитной оболочки. Разъемы приемной и измерительной части жгута образованы путем вклейки концов пучка волокон во внутренний канал втулки из ковара при помощи высокотемпературного кремнеземного клей-цемента. Вклеивание осуществляется путем нанесения клей-цемента внутрь коваровой втулки и на поверхность сплетенного пучка. Жгут помещен в цилиндрический гофрированный рукав из нержавеющей стали внешним диаметром 1 см, закрепленный путем обжима в соединительной гильзе, имеющей резьбовое соединение с корпусом оптического разъема.
Таким образом, заявляемый волоконно-оптический жгут для пирометрических измерений обладает более надежной конструкцией, которая позволяет, за счет снижения термических напряжений, воздействующих на оптические волокна, расширить температурный диапазон эксплуатации волоконно-оптических жгутов. Кроме того, за счет уменьшения минимального радиуса изгиба волоконно-оптического жгута, увеличивается его гибкость, что позволяет производить укладку жгута в треки кабелей на поверхностях двигателей.
Claims (2)
1. Волоконно-оптический жгут для пирометрических измерений, представляющий собой пучок из не менее двух отрезков многомодовых оптических волокон типа "кварц-кварц", на обоих концах которого сформированы оптические разъемы, имеющие оптическую полировку торцов, отличающийся тем, что оптические волокна в пучке имеют алюминиевое покрытие, а пучок волокон сформирован путем скрутки отрезков волокон между собой по спирали с шагом 5-10 см и помещен в защитную оболочку, представляющую собой обмотку пучка волокон двумя скрещенными слоями противоположно направленного повива кремнеземной ленты, а оптические разъемы образованы путем вклейки каждого из концов пучка волокон во внутренний канал втулки из ковара при помощи высокотемпературного кремнеземного клей-цемента.
2. Волоконно-оптический жгут для пирометрических измерений по п. 1, отличающийся тем, что жгут дополнительно помещен в гофрированный металлический рукав, концы которого жестко закреплены на оптических разъемах жгута.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145659U RU192710U1 (ru) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Волоконно-оптический жгут для пирометрических измерений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145659U RU192710U1 (ru) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Волоконно-оптический жгут для пирометрических измерений |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU192710U1 true RU192710U1 (ru) | 2019-09-26 |
Family
ID=68064135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018145659U RU192710U1 (ru) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Волоконно-оптический жгут для пирометрических измерений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU192710U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116027478A (zh) * | 2023-02-01 | 2023-04-28 | 南京开拓光电科技有限公司 | 一种高能合束光纤及光纤研磨夹具及高能合束光纤加工方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4092059A (en) * | 1975-11-14 | 1978-05-30 | Thomson-Csf | Coupler for optical communication system |
| CN204303382U (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-29 | 江苏亨通电力特种导线有限公司 | 用作架空电力传输的铝导线 |
| RU180032U1 (ru) * | 2017-11-13 | 2018-05-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Волоконно-оптический датчик давления |
-
2018
- 2018-12-20 RU RU2018145659U patent/RU192710U1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4092059A (en) * | 1975-11-14 | 1978-05-30 | Thomson-Csf | Coupler for optical communication system |
| CN204303382U (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-29 | 江苏亨通电力特种导线有限公司 | 用作架空电力传输的铝导线 |
| RU180032U1 (ru) * | 2017-11-13 | 2018-05-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Волоконно-оптический датчик давления |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116027478A (zh) * | 2023-02-01 | 2023-04-28 | 南京开拓光电科技有限公司 | 一种高能合束光纤及光纤研磨夹具及高能合束光纤加工方法 |
| CN116027478B (zh) * | 2023-02-01 | 2023-09-22 | 南京开拓光电科技有限公司 | 一种高能合束光纤加工方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101886955B (zh) | 用于燃气涡轮温度测量的纤维布拉格光栅感测设备及系统 | |
| US9248615B2 (en) | Compact fiber optic sensors | |
| US20120039359A1 (en) | Low profile, high temperature, hydrogen tolerant optical sensing cable | |
| CN106855443B (zh) | 电缆中间接头导体温度测量结构 | |
| CN105140728A (zh) | 一种电缆接头及电缆接头测温系统 | |
| RU192710U1 (ru) | Волоконно-оптический жгут для пирометрических измерений | |
| US9770862B2 (en) | Method of making adhesion between an optical waveguide structure and thermoplastic polymers | |
| CN103109216A (zh) | 内置布拉格光栅的光纤连接器 | |
| BR102014000346A2 (pt) | Sistema de detecção de temperatura | |
| JP5012032B2 (ja) | 温度測定方法及び光ファイバセンサ | |
| US5651175A (en) | Method of forming a temperature duct spacer unit and method of making an inductive winding having a temperature sensing element | |
| US20140226938A1 (en) | Sensing cable | |
| JPH0579919A (ja) | 改良温度センサ | |
| GB2504173A (en) | Measuring blade tip vibration amplitude with a temperature resistant fibre optic detector | |
| JPH0787051B2 (ja) | 電力ケーブル及びその温度分布測定方法 | |
| US9151921B2 (en) | Apparatus for making uniform optical fiber bundles in power generators | |
| JP2003185897A (ja) | 光ファイバグレーティングを用いた歪センサ | |
| CN104330191B (zh) | 一种光纤光栅温度测量装置 | |
| JP7114930B2 (ja) | 装置、測定装置、および装置の製造方法 | |
| JP6736042B2 (ja) | Ｆｂｇ温度センサ | |
| CN110632719A (zh) | 一种内定点式超弱光纤光栅应变光缆 | |
| Yue et al. | Characterization of a Raman-based distributed fiber optical temperature sensor in liquid nitrogen | |
| CN205211438U (zh) | 一种伺服系统箭上耐热电缆网 | |
| US20190212211A1 (en) | High temperature fiber optic cable with strain relief and protection for harsh environments | |
| Tam et al. | Distribution optical sensor system on the 610-m Guangzhou new TV tower |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD9K | Change of name of utility model owner | ||
| PD9K | Change of name of utility model owner |