RU199237U1 - FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR - Google Patents

FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR Download PDF

Info

Publication number
RU199237U1
RU199237U1 RU2020116261U RU2020116261U RU199237U1 RU 199237 U1 RU199237 U1 RU 199237U1 RU 2020116261 U RU2020116261 U RU 2020116261U RU 2020116261 U RU2020116261 U RU 2020116261U RU 199237 U1 RU199237 U1 RU 199237U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
shutter
optical fibers
fibers
hole
Prior art date
Application number
RU2020116261U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Александровна Бадеева
Татьяна Ивановна Мурашкина
Дмитрий Иванович Серебряков
Надежда Александровна Хасаншина
Original Assignee
Елена Александровна Бадеева
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 Елена Александровна Бадеева filed Critical Елена Александровна Бадеева
Priority to RU2020116261U priority Critical patent/RU199237U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU199237U1 publication Critical patent/RU199237U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
    • G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
    • G01L7/06—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the bellows type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована в датчиках давления в различных отраслях народного хозяйства и, в первую очередь, для измерения давления в условиях воздействия внешних дестабилизирующих факторов на изделиях ракетно-космической техники. Заявленный волоконно-оптический датчик давления содержит корпус, мембрану, соосно расположенные непрозрачную шторку с отверстием, подводящее и отводящие оптические волокна. В приемном торце жгута отводящих волокон соосно с подводящим оптическим волокном и отверстием в шторке расположен отрезок технологического волокна, вокруг которого расположены приемные торцы отводящих оптических волокон, разделенные на две равные по количеству волокон группы, симметрично расположенные друг над другом в направлении перемещения шторки. Корпус выполнен из двух герметично соединенных частей: основания и верхней части. На основание установлен блок измерительного преобразователя, в верхней части которого герметично закреплена мембрана со шторкой, в нижней части выполнено углубление для установки котировочных винтов, фиксирующих оптические волокна, а в средней части выполнены углубление для укладки волокон и сквозное отверстие для установки втулок с торцами подводящего и отводящих оптических волокон, ось которого совпадает с осью отверстия в шторке. Технический результат - повышение технологичности изготовления, герметичности и надежности конструкции датчика. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.The utility model relates to control and measuring equipment and can be used in pressure sensors in various sectors of the national economy and, first of all, to measure pressure under the influence of external destabilizing factors on rocket and space technology products. The declared fiber-optic pressure sensor contains a housing, a membrane, coaxially located opaque shutter with an opening, supply and output of optical fibers. In the receiving end of the fiber bundle, coaxially with the supply optical fiber and a hole in the shutter, there is a piece of technological fiber around which the receiving ends of the withdrawal optical fibers are located, divided into two groups of equal number of fibers, symmetrically located above each other in the direction of shutter movement. The body is made of two hermetically connected parts: the base and the upper part. A measuring transducer unit is installed on the base, in the upper part of which a membrane with a shutter is hermetically fixed, in the lower part there is a recess for installing quotation screws fixing optical fibers, and in the middle part there is a recess for laying fibers and a through hole for installing bushings with the ends of the supply and outlet optical fibers, the axis of which coincides with the axis of the hole in the shutter. The technical result is to increase the manufacturability, tightness and reliability of the sensor design. 3 C.p. f-ly, 4 dwg

Description

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована в датчиках давления в различных отраслях народного хозяйства и, в первую очередь, для измерения давления в условиях воздействия внешних дестабилизирующих факторов на изделиях ракетно-космической техники.The utility model relates to control and measuring equipment and can be used in pressure sensors in various sectors of the national economy and, first of all, to measure pressure under the influence of external destabilizing factors on rocket and space technology products.

Известны волоконно-оптические датчики давления (ВОДД), содержащие световодные жгуты, установленные на фиксированном расстоянии от светоотражающей металлической мембраны, процесс измерения давления в которых осуществляется путем регистрации изменения интенсивности отраженного светового потока в зависимости от прогиба мембраны под действием давления (Жилин В.Г. Волоконно-оптические измерительные преобразователи скорости и давления. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - с. 11-12; Авдошин Е.С. Волоконная оптика в военной технике США // Зарубежная электроника, 1989. - №11. - с. 98-99; а. с. 1631329 G01L 11/00. Датчик давления; Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: Физические основы, вопросы расчета и применения. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - с. 40-41).Known fiber-optic pressure sensors (FOCS) containing light-guide bundles installed at a fixed distance from the reflective metal membrane, the process of measuring the pressure in which is carried out by registering the change in the intensity of the reflected light flux depending on the deflection of the membrane under pressure (Zhilin V.G. Fiber-optic measuring transducers of speed and pressure. - M .: Energoatomizdat, 1987. - p. 11-12; Avdoshin ES Fiber optics in US military equipment // Foreign electronics, 1989. - No. 11. - p. 98 -99; AS 1631329 G01L 11/00. Pressure sensor; Busurin V.I., Nosov Yu.R. Fiber-optic sensors: Physical foundations, issues of calculation and application. - M .: Energoatomizdat, 1990. . 40-41).

Недостатками данных датчиков являются:The disadvantages of these sensors are:

- низкая чувствительность преобразования, обусловленная существенными потерями светового потока при отражении от зеркальной поверхности мембраны в пределах апертурного угла оптических волокон,- low conversion sensitivity due to significant losses of the luminous flux when reflected from the mirror surface of the membrane within the aperture angle of optical fibers,

- высокая температурная погрешность, обусловленная изменением геометрических параметров датчика,- high temperature error caused by a change in the geometric parameters of the sensor,

- погрешность от неинформативных изгибов оптических волокон в процессе сборки, испытаний и эксплуатации датчиков.- error from uninformative bends of optical fibers during assembly, testing and operation of sensors.

Известно устройство, в котором под воздействием переменного акустического поля свет модулируется тонкой шторкой из титановой фольги, прикрепленной к гибкой мембране. Свет от светодиода поступает через разветвитель по волоконному световоду в полость, где расположена шторка, модулированный свет по-другому световоду направляется на фотодиод [Световодные датчики / Б.А. Красюк, О.Г. Семенов, А.Г. Шереметьев и др. - М.: Машиностроение, 1990. - С. 15].A device is known in which, under the influence of an alternating acoustic field, light is modulated by a thin titanium foil curtain attached to a flexible membrane. The light from the LED goes through the splitter through the fiber light guide into the cavity where the shutter is located, the modulated light in a different light guide is directed to the photodiode [Light guide sensors / BA Krasyuk, O. G. Semenov, A.G. Sheremetyev and others - M .: Mechanical Engineering, 1990. - S. 15].

Недостатками этого устройства являются низкая чувствительность преобразования, из-за существенных потерь оптической мощности в разветвителях, из-за потерь светового потока в процессе передачи его от подводящих оптических волокон к отводящим оптическим волокнам в пределах апертурного угла оптических волокон, а также высокая погрешность, обусловленная неинформативными изгибами оптических волокон при воздействии внешних механических факторов, например при сборке датчиков, при испытаниях, при эксплуатации, которые ведут к существенным неинформативным потерям оптического сигнала при его прохождении по оптическим волокнам.The disadvantages of this device are the low conversion sensitivity, due to significant losses of optical power in the splitters, due to the loss of the luminous flux during its transmission from the input optical fibers to the output optical fibers within the aperture angle of optical fibers, as well as a high error caused by uninformative bends of optical fibers under the influence of external mechanical factors, for example, when assembling sensors, during tests, during operation, which lead to significant uninformative losses of an optical signal when it passes through optical fibers.

Перечисленные недостатки устранены в волоконно-оптическом преобразователе перемещений, наиболее близком по конструктивному исполнению оптической системы, содержащем соосно расположенные непрозрачную шторку с отверстием, жгуты подводящих и отводящих оптических волокон, в приемном торце жгута отводящих волокон соосно с подводящим оптическим волокном и отверстием в шторке расположен отрезок технологического волокна, вокруг которого расположены приемные торцы отводящих оптических волокон, разделенные на две равные по количеству волокон группы, симметрично расположенные друг над другом в направлении перемещения шторки [патент на изобретение РФ 2290605 Волоконно-оптический преобразователь перемещения].The aforementioned disadvantages are eliminated in the fiber-optic displacement transducer, which is the closest in terms of the design of the optical system, containing coaxially located opaque shutter with a hole, bundles of input and output optical fibers, in the receiving end of the bundle of output fibers, coaxially with the input optical fiber and a hole in the shutter there is a segment technological fiber around which the receiving ends of the withdrawing optical fibers are located, divided into two groups of equal number of fibers, symmetrically located one above the other in the direction of movement of the shutter [RF patent for invention 2290605 Fiber optic displacement transducer].

Недостатком данного преобразователя являются:The disadvantages of this converter are:

- технологическая сложность точного расположения оптических волокон относительно друг друга и относительно отверстия в шторке;- technological complexity of the exact location of optical fibers relative to each other and relative to the hole in the shutter;

- технологическая сложность точного изготовления отверстия относительно оптических волокон из-за технологических особенностей крепления шторки на мембране, а мембраны в корпусе датчика, если данный преобразователь будет применен в датчике давления;- technological complexity of precise manufacturing of a hole relative to optical fibers due to the technological features of fastening the shutter to the membrane, and the membrane in the sensor housing, if this transducer is used in the pressure sensor;

- низкая надежность конструкции из-за возможного нарушения целостности оптического волокна в процессе сборки датчика;- low reliability of the structure due to a possible violation of the integrity of the optical fiber during the assembly of the sensor;

- дополнительные погрешности датчика при повышенных температуре и влажности из-за негерметичного исполнения конструкции преобразователя, приводящего к изменению прозрачности среды между оптическими элементами преобразователя.- additional errors of the sensor at elevated temperatures and humidity due to the leaky design of the converter, which leads to a change in the transparency of the medium between the optical elements of the converter.

Технический результат полезной модели заключается в повышении технологичности изготовления, герметичности и надежности конструкции датчика.The technical result of the utility model is to improve the manufacturability, tightness and reliability of the sensor design.

Технический результат достигается тем, что волоконно-оптический датчик давления содержит корпус, мембрану, соосно расположенные непрозрачную шторку с отверстием, подводящее и отводящие оптические волокна, в приемном торце жгута отводящих волокон соосно с подводящим оптическим волокном и отверстием в шторке расположен отрезок технологического волокна, вокруг которого расположены приемные торцы отводящих оптических волокон, разделенные на две равные по количеству волокон группы, симметрично расположенные друг над другом в направлении перемещения шторки, и отличается тем, что корпус выполнен из двух герметично соединенных частей: основания и верхней части, на основание установлен блок измерительного преобразователя, в верхней части которого герметично закреплена мембрана со шторкой, в нижней части выполнено углубление для установки котировочных винтов, а в средней части - выполнены углубление для укладки волокон и сквозное отверстие для установки втулок с торцами подводящего и отводящих волокон ось, которого совпадает с осью отверстия в шторке, все оптические волокна на выходе из корпуса объединяются в единый волоконно-оптический кабель и с помощью втулки кабеля неподвижно закрепляются на корпусе датчика.The technical result is achieved by the fact that the fiber-optic pressure sensor contains a housing, a membrane, coaxially located opaque shutter with an opening, supplying and withdrawing optical fibers, in the receiving end of the fiber bundle of withdrawing fibers coaxially with the supplying optical fiber and a hole in the shutter there is a segment of technological fiber, around of which the receiving ends of the outlet optical fibers are located, divided into two groups of equal number of fibers, symmetrically located one above the other in the direction of movement of the shutter, and differs in that the body is made of two hermetically connected parts: a base and an upper part, a measuring unit is installed on the base transducer, in the upper part of which a membrane with a shutter is hermetically fixed, in the lower part there is a recess for installing quotation screws, and in the middle part there is a recess for laying fibers and a through hole for installing bushings with the ends of the inlet and outlet in All optical fibers at the exit from the housing are combined into a single fiber-optic cable and are fixed to the sensor housing with the help of a cable sleeve.

1. Волоконно-оптический датчик давления содержит корпус, мембрану, соосно расположенные непрозрачную шторку с отверстием, подводящее и отводящие оптические волокна, в приемном торце жгута отводящих волокон соосно с подводящим оптическим волокном и отверстием в шторке расположен отрезок технологического волокна, вокруг которого расположены приемные торцы отводящих оптических волокон, разделенные на две равные по количеству волокон группы, симметрично расположенные друг над другом в направлении перемещения шторки, и отличается тем, что корпус выполнен из двух герметично соединенных частей: основания и верхней части, на основание установлен блок измерительного преобразователя, в верхней части которого герметично закреплена мембрана со шторкой, в нижней части выполнено углубление для установки котировочных винтов, фиксирующих оптические волокна, в средней части - выполнены углубление для укладки волокон и сквозное отверстие для установки втулок с торцами подводящего и отводящих оптических волокон, ось которого совпадает с осью отверстия в шторке.1. Fiber-optic pressure sensor contains a housing, a membrane, coaxially located opaque shutter with an opening, supply and discharge optical fibers, in the receiving end of the fiber bundle of discharge fibers coaxially with the supply optical fiber and a hole in the shutter there is a piece of technological fiber around which the receiving ends are located output optical fibers, divided into two groups of equal number of fibers, symmetrically located above each other in the direction of movement of the shutter, and differs in that the housing is made of two hermetically connected parts: a base and an upper part, a measuring transducer unit is installed on the base, in the upper part of which a membrane with a shutter is hermetically fixed, in the lower part there is a recess for installing quotation screws that fix optical fibers, in the middle part there is a recess for laying fibers and a through hole for installing bushings with the ends of the input and output optical fibers fibers, the axis of which coincides with the axis of the hole in the shutter.

2. Волоконно-оптический датчик по п. 1, отличающийся тем, что все оптические волокна на выходе из корпуса объединяются в единый волоконно-оптический кабель и с помощью втулки кабеля неподвижно и герметично закрепляются на корпусе датчика.2. Fiber-optic sensor according to claim 1, characterized in that all optical fibers at the exit from the housing are combined into a single fiber-optic cable and are fixedly and hermetically fixed on the sensor housing using a cable sleeve.

3. Волоконно-оптический датчик по п. 2, отличающийся тем, что пространство под мембраной заполнено инертным газом.3. Fiber optic sensor according to claim 2, characterized in that the space under the membrane is filled with an inert gas.

4. Волоконно-оптический датчик по п. 1, отличающийся тем, что верхняя часть корпуса выполнена в виде штуцера с внешней резьбой.4. Fiber optic sensor according to claim. 1, characterized in that the upper part of the housing is made in the form of a fitting with an external thread.

Сущность полезной модели поясняется фигурами:The essence of the utility model is illustrated by the following figures:

- на фиг. 1 приведен осевой разрез датчика с основными обозначениями.- in Fig. 1 shows an axial section of the sensor with basic designations.

- на фиг. 2 приведен поперечный разрез блока измерительного преобразователя в зоне расположения оптических волокон;- in Fig. 2 shows a cross-section of the measuring transducer block in the area of the optical fibers;

- фиг. 3 показано расположение оптических волокон относительно друг друга и относительно отверстия в шторке.- fig. 3 shows the arrangement of optical fibers relative to each other and relative to the opening in the shutter.

Волоконно-оптический датчик давления содержит корпус 1, состоящий из двух частей: основания 2 и верхней части 3 (фиг. 1). На основание 2 установлен блок измерительного преобразователя 4, в верхней части которого с помощью сварки 5 герметично закреплена мембрана 6 со шторкой 7. Шторка 7 выполнена с отверстием. В нижней части основания 2 выполнено углубление 8 для установки котировочных винтов 9, а в средней части - выполнены углубление 10 для укладки подводящего оптического волокна (ПОВ) 11 и отводящих оптических волокон (ООВ) 12 и 13 и сквозное отверстие 14 для установки цилиндрических втулок 15 и 16. Во втулке 15 закреплен торец ПОВ 11, во втулке 16 закреплены торцы ООВ 12 и 13 и отрезок технологического волокна 17 (фиг. 1, 2, 3).Fiber optic pressure sensor contains a housing 1, consisting of two parts: a base 2 and an upper part 3 (Fig. 1). A measuring transducer unit 4 is mounted on the base 2, in the upper part of which, by welding 5, a membrane 6 with a shutter 7 is hermetically fixed. The shutter 7 is made with a hole. In the lower part of the base 2, a recess 8 is made for installing the quotation screws 9, and in the middle part, a recess 10 is made for laying the supply optical fiber (POV) 11 and the outlet optical fibers (OOB) 12 and 13 and a through hole 14 for installing cylindrical bushings 15 and 16. In the sleeve 15, the end face of the POV 11 is fixed, in the sleeve 16 the ends of the OOB 12 and 13 and a piece of technological fiber 17 are fixed (Figs. 1, 2, 3).

ПОВ 11 расположено соосно отверстию в шторке 7 и соосно технологическому волокну 17 в нейтральном положении: при начальном значении измеряемого давления (фиг. 3). Вокруг технологического волокна 17 расположены приемные торцы ООВ 12 и 13, разделенные на две равные по количеству волокон группы, симметрично расположенные друг над другом в направлении Z перемещения шторки 7. Технологическое оптическое волокно 17 необходимо для симметризации ООВ 12 и 13. Количество ООВ в первом и втором измерительных каналов равно.POV 11 is located coaxially to the hole in the shutter 7 and coaxial to the technological fiber 17 in the neutral position: at the initial value of the measured pressure (Fig. 3). Around the technological fiber 17 are the receiving ends of the OOB 12 and 13, divided into two groups of equal number of fibers, symmetrically located one above the other in the direction Z of movement of the shutter 7. The technological optical fiber 17 is necessary for symmetrization of the OOB 12 and 13. The number of OOB in the first and the second measuring channels is equal to.

Юстировка ПОВ 11 и ООВ 12 и 13 относительно отверстия в шторке 7 осуществляется перемещением втулок 15 и 16 вдоль отверстия 14 с дальнейшей фиксацией с помощью котировочных винтов 9.Adjustment of POV 11 and OOB 12 and 13 relative to the hole in the shutter 7 is carried out by moving the sleeves 15 and 16 along the hole 14 with further fixation using the quotation screws 9.

Все оптические волокна объединяются в единый волоконно-оптический кабель 18, закрепленный во втулке 19, которая с помощью сварки 20 соединена с корпусом 1.All optical fibers are combined into a single fiber-optic cable 18, fixed in a sleeve 19, which is connected by welding 20 to the housing 1.

Установление причинно-следственной связи заявляемых признаков и достигаемого технического эффекта проведем следующим образом.The establishment of a causal relationship between the claimed features and the achieved technical effect is carried out as follows.

Закрепление ПОВ 11 и ООВ 12 и 13 в цилиндрических втулках 15 и 16 позволяет избежать изгибов и нежелательных влияний вибраций на оптические волокна, а применение мембраны 6 с закрепленной на ней шторкой 7 с отверстием позволяет изменять интенсивность излучения на приемных торцах ООВ 12 и 13, а не воздействовать на само оптическое волокно, что ведет к повышению надежности датчика.Fastening POV 11 and OOB 12 and 13 in cylindrical sleeves 15 and 16 allows to avoid bends and unwanted effects of vibrations on optical fibers, and the use of membrane 6 with a shutter 7 with a hole fixed on it allows changing the radiation intensity at the receiving ends of OOV 12 and 13, and do not affect the optical fiber itself, which leads to an increase in the reliability of the sensor.

Соединения с помощью сварки 5 мембраны 6 с верхней частью блока измерительного преобразователя 4, с помощью сварки 20 втулки 19 волоконно-оптического кабеля 18 с корпусом 1, с помощью сварки 21 основания 2 и верхней части 3, обеспечивают герметичность конструкции датчика.The joints by welding 5 of the membrane 6 to the upper part of the measuring transducer unit 4, by welding 20 of the sleeve 19 of the fiber-optic cable 18 to the housing 1, by welding 21 of the base 2 and the upper part 3, ensure the tightness of the sensor structure.

Заполнение свободного пространства ВОДД под мембраной 6 инертным газом (например, аргоном) обеспечивает точность функционирования датчика в условиях отрицательных температур за счет исключения выпадения конденсата (точка росы) на элементы оптической системы.Filling the free space of the fiber optic sensor under the membrane 6 with an inert gas (for example, argon) ensures the accuracy of the sensor operation under negative temperatures by eliminating condensation (dew point) on the elements of the optical system.

Расположение оптических волокон в углублении 10 определенного радиуса исключает излом оптических волокон в процессе сборки датчика, тем самым повышается надежность конструкции датчика.The arrangement of the optical fibers in the recess 10 of a certain radius eliminates the breakage of the optical fibers during the assembly of the sensor, thereby increasing the reliability of the sensor design.

Юстировка ПОВ 11 и ООВ 12 и 13 относительно отверстия в шторке 7 с помощью перемещения втулок 15 и 16 вдоль отверстия 14 необходима для достижения линейной функции преобразования и повышения чувствительности преобразования оптической системы датчика.Adjustment of POV 11 and OOB 12 and 13 relative to the hole in the shutter 7 by moving the sleeves 15 and 16 along the hole 14 is necessary to achieve a linear conversion function and increase the conversion sensitivity of the optical system of the sensor.

Исполнение верхней части 3 корпуса 1 в виде штуцера 22 с внешней резьбой позволяет надежно закрепить ВОДД в некоторой полости емкости (например, в трубопроводе) (фиг. 4).The execution of the upper part 3 of the housing 1 in the form of a fitting 22 with an external thread makes it possible to securely fix the FOSM in a certain cavity of the container (for example, in a pipeline) (Fig. 4).

Соосное расположение ПОВ 11, отверстия в шторке 7, технологического волокна 17 и симметричное расположение относительно него ООВ 12 и 13 обеспечивают реализацию дифференциальной схемы управления световым потоком, когда при Z=0 одинаково открыты верхняя половина отводящих оптических волокон 12 первого измерительного канала и нижняя половина отводящих оптических волокон 13 второго измерительного канала.The coaxial arrangement of the POV 11, the holes in the shutter 7, the technological fiber 17 and the symmetrical arrangement relative to it of the OOB 12 and 13 provide the implementation of a differential scheme for controlling the luminous flux, when at Z = 0 the upper half of the exhaust optical fibers 12 of the first measuring channel and the lower half of the optical fibers 13 of the second measuring channel.

Совокупность признаков приводит к повышению точности позиционирования оптических элементов друг относительно друга, технологичности и герметичности датчика при высокой точности измерений, за счет реализации дифференциального преобразования оптических сигналов.The set of features leads to an increase in the positioning accuracy of optical elements relative to each other, manufacturability and tightness of the sensor with high measurement accuracy, due to the implementation of differential conversion of optical signals.

В блоке измерительного преобразователя 4 модуляция оптического сигнала осуществляется за счет перекрытия части светового потока перемещающейся непрозрачной шторкой 7.In the block of the measuring transducer 4, the modulation of the optical signal is carried out due to the overlap of a part of the light flux by a moving opaque shutter 7.

ВОДД работает следующим образом: часть светового потока Ф0 источника излучения 23 с выхода подводящего оптического волокна 11 под апертурным углом ΘNA падает на шторку 7, проходит сквозь отверстие в ней и поступает на приемные торцы ООВ 12 и 13. Под действием измеряемого давления Р мембрана 6 прогибается, соответственно смещается в направлении Z шторка 7, жестко на ней закрепленная, что ведет к изменению интенсивности световых потоков Ф1(Р) и Ф2(Р) первого и второго измерительных каналов.The fiber optic sensor works as follows: a part of the light flux Ф 0 of the radiation source 23 from the output of the supply optical fiber 11 at the aperture angle Θ NA falls on the shutter 7, passes through the hole in it and enters the receiving ends of the OOB 12 and 13. Under the action of the measured pressure P the membrane 6 bends, respectively, is displaced in the Z direction of the shutter 7, rigidly fixed on it, which leads to a change in the intensity of the light fluxes Ф 1 (Р) and Ф 2 (Р) of the first and second measuring channels.

Часть оптического излучения Ф1(Р), прошедшего через отверстие в шторке 7, поступает в отводящее оптическое волокно 12 первого измерительного канала, другая часть светового потока Ф2(Р), прошедшего через отверстие в шторке 7, - в отводящее оптическое волокно 13 второго канала. По ООВ 12 и 13 световые потоки направляются на приемники излучения 24 и 25 соответственно.Part of the optical radiation Ф 1 (P), passed through the hole in the shutter 7, enters the outgoing optical fiber 12 of the first measuring channel, the other part of the light flux F 2 (P), passed through the hole in the curtain 7, into the outgoing optical fiber 13 of the second channel. Through OOB 12 and 13, the light fluxes are directed to the radiation receivers 24 and 25, respectively.

Приемники излучения 24 и 25 преобразуют оптические сигналы Ф1(Р) и Ф2(Р) в электрические I1(Р) и I2(P), поступающие на вход блока преобразования информации (БПИ). В БПИ осуществляется операция деления сигналов I1(P) и I2(P), что позволяет компенсировать изменения мощности излучения источника излучения 23 и неинформативные потери светового потока при изгибах оптических волокон, так как их отношение не зависит от указанных факторов. Для повышения чувствительности преобразования можно сформировать отношение разности сигналов I1(Р) и I2(P) к их сумме. При этом наблюдается удвоение чувствительности преобразования, линеаризация выходной зависимости. В этом случае на выходе датчика формируется сигнал, определяемый следующим выражением:The radiation receivers 24 and 25 convert the optical signals Ф 1 (R) and Ф 2 (R) into electrical signals I 1 (R) and I 2 (P), which are fed to the input of the information conversion unit (BPI). In the BPI, the operation of dividing the signals I 1 (P) and I 2 (P) is carried out, which makes it possible to compensate for changes in the radiation power of the radiation source 23 and uninformative losses of the luminous flux when bending the optical fibers, since their ratio does not depend on these factors. To increase the conversion sensitivity, it is possible to form the ratio of the difference between the signals I 1 (P) and I 2 (P) to their sum. At the same time, there is a doubling of the conversion sensitivity, linearization of the output dependence. In this case, a signal is generated at the sensor output, which is determined by the following expression:

[I1(P)-I2(P)]/[I1(P)+I2(P)].[I 1 (P) -I 2 (P)] / [I 1 (P) + I 2 (P)].

Таким образом, заявляемый технический результат в части повышения технологичности изготовления, герметичности и надежности конструкции датчика реализуется совокупностью указанных признаков полезной модели.Thus, the claimed technical result in terms of improving the manufacturability, tightness and reliability of the sensor design is implemented by a combination of the indicated features of the utility model.

Claims (4)

1. Волоконно-оптический датчик давления содержит корпус, мембрану, соосно расположенные непрозрачную шторку с отверстием, подводящее и отводящие оптические волокна, в приемном торце жгута отводящих волокон соосно с подводящим оптическим волокном и отверстием в шторке расположен отрезок технологического волокна, вокруг которого расположены приемные торцы отводящих оптических волокон, разделенные на две равные по количеству волокон группы, симметрично расположенные друг над другом в направлении перемещения шторки, отличающийся тем, что корпус выполнен из двух герметично соединенных частей: основания и верхней части, на основание установлен блок измерительного преобразователя, в верхней части которого герметично закреплена мембрана со шторкой, в нижней части выполнено углубление для установки котировочных винтов, фиксирующих оптические волокна, в средней части выполнены углубление для укладки волокон и сквозное отверстие для установки втулок с торцами подводящего и отводящих оптических волокон, ось которого совпадает с осью отверстия в шторке.1. Fiber-optic pressure sensor contains a housing, a membrane, coaxially located opaque shutter with an opening, supply and discharge optical fibers, in the receiving end of the fiber bundle of discharge fibers coaxially with the supply optical fiber and a hole in the shutter there is a piece of technological fiber around which the receiving ends are located output optical fibers, divided into two groups of equal number of fibers, symmetrically located above each other in the direction of movement of the shutter, characterized in that the housing is made of two hermetically connected parts: a base and an upper part, a measuring transducer unit is installed on the base, in the upper part of which a membrane with a shutter is hermetically fixed, in the lower part there is a recess for installing quotation screws fixing optical fibers, in the middle part there is a recess for laying fibers and a through hole for installing bushings with the ends of the input and output optical fibers curl, the axis of which coincides with the axis of the hole in the curtain. 2. Волоконно-оптический датчик по п. 1, отличающийся тем, что все оптические волокна на выходе из корпуса объединяются в единый волоконно-оптический кабель и с помощью втулки кабеля неподвижно и герметично закрепляются на корпусе датчика.2. Fiber-optic sensor according to claim 1, characterized in that all optical fibers at the exit from the housing are combined into a single fiber-optic cable and are fixedly and hermetically fixed on the sensor housing using a cable sleeve. 3. Волоконно-оптический датчик по п. 2, отличающийся тем, что пространство под мембраной заполнено инертным газом.3. Fiber optic sensor according to claim 2, characterized in that the space under the membrane is filled with an inert gas. 4. Волоконно-оптический датчик по п. 1, отличающийся тем, что верхняя часть корпуса выполнена в виде штуцера с внешней резьбой.4. Fiber optic sensor according to claim. 1, characterized in that the upper part of the housing is made in the form of a fitting with an external thread.
RU2020116261U 2020-04-30 2020-04-30 FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR RU199237U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116261U RU199237U1 (en) 2020-04-30 2020-04-30 FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020116261U RU199237U1 (en) 2020-04-30 2020-04-30 FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU199237U1 true RU199237U1 (en) 2020-08-24

Family

ID=72238109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020116261U RU199237U1 (en) 2020-04-30 2020-04-30 FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU199237U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786690C1 (en) * 2022-02-07 2022-12-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" Fiber-optic strain sensor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2290605C1 (en) * 2005-04-05 2006-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "НИИВТ-Русичи-Фарма" Fiber-optic converter of movements
US7334483B2 (en) * 2006-01-27 2008-02-26 Schlumberger Technology Corporation Thermal compensation of pressure measurements
RU153752U1 (en) * 2014-11-05 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) PRESSURE METER
RU2567176C2 (en) * 2013-01-17 2015-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "НИИВТ-Русичи-Фарма" Differential optic fibre pressure difference sensor
RU180032U1 (en) * 2017-11-13 2018-05-31 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2290605C1 (en) * 2005-04-05 2006-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "НИИВТ-Русичи-Фарма" Fiber-optic converter of movements
US7334483B2 (en) * 2006-01-27 2008-02-26 Schlumberger Technology Corporation Thermal compensation of pressure measurements
RU2567176C2 (en) * 2013-01-17 2015-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "НИИВТ-Русичи-Фарма" Differential optic fibre pressure difference sensor
RU153752U1 (en) * 2014-11-05 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) PRESSURE METER
RU180032U1 (en) * 2017-11-13 2018-05-31 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786690C1 (en) * 2022-02-07 2022-12-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" Fiber-optic strain sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101542255B (en) Optical fiber thermometer and temperature compensation optical fiber sensor
Libo et al. Analysis of the compensation mechanism of a fiber-optic displacement sensor
EP0155292A1 (en) Light modulation sensor.
JPS6166936A (en) Optical, electrical and mechanical device for measuring physical parameter
RU199237U1 (en) FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR
RU2290605C1 (en) Fiber-optic converter of movements
RU2308772C2 (en) Fiber-optic movement converter
EP0274091B1 (en) Optical displacement sensor
RU2567176C2 (en) Differential optic fibre pressure difference sensor
JP2013221807A (en) Optical fiber strain sensor, and optical fiber temperature sensor
RU81323U1 (en) COMBINED FIBER OPTICAL PRESSURE AND TEMPERATURE SENSOR
JPH068724B2 (en) Optical detector
RU206351U1 (en) FIBER OPTICAL SENSOR TEST PATTERN
RU2559312C1 (en) Converter of mechanical values to optical signal
RU2741276C1 (en) Fibre-optic sensor of liquid and air flow parameters
RU2308677C2 (en) Fiber-optic movement converter
RU2740538C1 (en) Light flux conversion method and fibre-optic pressure sensor realizing said light flux
RU2807094C1 (en) Fibre-optic pendulum tilt sensor
SU1310629A1 (en) Fibre-optic vibrotransducer
RU2786690C1 (en) Fiber-optic strain sensor
Yamazaki et al. Micro-displacement vibration measurement using a hetero-core fiber optic tip macro-bending sensor
RU2082086C1 (en) Fiber-optical detector
RU106366U1 (en) FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR
SU1485080A1 (en) Device for measuring continuity of fluid flow
SU735926A1 (en) Liquid level indicator

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200904