RU2014123475A - FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR - Google Patents

FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR Download PDF

Info

Publication number
RU2014123475A
RU2014123475A RU2014123475/28A RU2014123475A RU2014123475A RU 2014123475 A RU2014123475 A RU 2014123475A RU 2014123475/28 A RU2014123475/28 A RU 2014123475/28A RU 2014123475 A RU2014123475 A RU 2014123475A RU 2014123475 A RU2014123475 A RU 2014123475A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
membrane
fiber
sensor according
converter
Prior art date
Application number
RU2014123475/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Григорьев
Анатолий Григорьевич Летяго
Анатолий Николаевич Мартьянов
Александр Алексеевич Рахманов
Олег Владимирович Шавкунов
Original Assignee
Владимир Александрович Григорьев
Анатолий Григорьевич Летяго
Анатолий Николаевич Мартьянов
Александр Алексеевич Рахманов
Олег Владимирович Шавкунов
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 Владимир Александрович Григорьев, Анатолий Григорьевич Летяго, Анатолий Николаевич Мартьянов, Александр Алексеевич Рахманов, Олег Владимирович Шавкунов filed Critical Владимир Александрович Григорьев
Priority to RU2014123475/28A priority Critical patent/RU2014123475A/en
Publication of RU2014123475A publication Critical patent/RU2014123475A/en

Links

Landscapes

  • Optical Transform (AREA)

Abstract

1. Волоконно-оптический датчик давления, состоящий из оптоэлектронного блока с источником и приемником излучения, мембранного чувствительного элемента и волоконно-оптического преобразователя, оптический торец которого закреплен в корпусе чувствительного элемента и обращен к мембране, а торцы передающего и приемного световодов оптически связаны соответственно с источником и приемником излучения, отличающийся тем, что для уменьшения оптических потерь в зоне измерения волоконно-оптический преобразователь выполнен на основе конвертора диаметра поля моды, который внутри корпуса чувствительного элемента в пространстве «излучающий торец - мембрана» только одним излучающим торцом конвертера формирует состоящую из двух оптических элементов оптическую систему направления и распределения потока излучения, содержащую излучающий торец световода конвертора и образованный им на мембране отражательный торц, причем излучающий торец направляет излучение на мембрану, а отражательный торец распределяет отраженное от мембраны излучение по излучающему торцу, при этом излучающий торец имеет постоянные оптические и геометрические параметры, а отражательный торец - переменные оптические и геометрические параметры, величина которых зависит от расстояния и параметров среды между торцами, при этом функция преобразования датчика определяется зависимостью:где 2r=2+z·tgq, sinq=NA, q - апертурный угол световода;- радиус сердцевины излучающего световода;r - радиус сердцевины отражающего световода;z - расстояние между торцами световодов;x - поперечное смещение осей волоконных световодов;n - показатель преломления окружающей среды1. Fiber-optic pressure sensor, consisting of an optoelectronic unit with a radiation source and receiver, a membrane sensitive element and a fiber-optic transducer, the optical end of which is fixed in the housing of the sensitive element and facing the membrane, and the ends of the transmitting and receiving optical fibers are optically connected respectively with radiation source and receiver, characterized in that to reduce optical loss in the measurement zone, the fiber-optic converter is based on the converter the diameter of the mode field, which inside the case of the sensing element in the “emitting end-membrane” space, with only one emitting end of the converter forms an optical system of direction and distribution of the radiation flux consisting of two optical elements, containing the emitting end of the converter’s optical fiber and the reflective end formed by it on the membrane, the emitting end sends radiation to the membrane, and the reflective end distributes the radiation reflected from the membrane along the emitting end, while the end face has constant optical and geometric parameters, and the reflective end has variable optical and geometric parameters, the value of which depends on the distance and medium parameters between the ends, and the sensor conversion function is determined by the dependence: where 2r = 2 + z · tgq, sinq = NA , q is the aperture angle of the optical fiber; is the radius of the core of the emitting optical fiber; r is the radius of the core of the reflecting optical fiber; z is the distance between the ends of the optical fibers; x is the lateral displacement of the axes of the optical fibers; n is the refractive index of the environment

Claims (11)

1. Волоконно-оптический датчик давления, состоящий из оптоэлектронного блока с источником и приемником излучения, мембранного чувствительного элемента и волоконно-оптического преобразователя, оптический торец которого закреплен в корпусе чувствительного элемента и обращен к мембране, а торцы передающего и приемного световодов оптически связаны соответственно с источником и приемником излучения, отличающийся тем, что для уменьшения оптических потерь в зоне измерения волоконно-оптический преобразователь выполнен на основе конвертора диаметра поля моды, который внутри корпуса чувствительного элемента в пространстве «излучающий торец - мембрана» только одним излучающим торцом конвертера формирует состоящую из двух оптических элементов оптическую систему направления и распределения потока излучения, содержащую излучающий торец световода конвертора и образованный им на мембране отражательный торц, причем излучающий торец направляет излучение на мембрану, а отражательный торец распределяет отраженное от мембраны излучение по излучающему торцу, при этом излучающий торец имеет постоянные оптические и геометрические параметры, а отражательный торец - переменные оптические и геометрические параметры, величина которых зависит от расстояния и параметров среды между торцами, при этом функция преобразования датчика определяется зависимостью:1. Fiber-optic pressure sensor, consisting of an optoelectronic unit with a radiation source and receiver, a membrane sensitive element and a fiber-optic transducer, the optical end of which is fixed in the housing of the sensitive element and facing the membrane, and the ends of the transmitting and receiving optical fibers are optically connected respectively with radiation source and receiver, characterized in that to reduce optical loss in the measurement zone, the fiber-optic converter is based on the converter the diameter of the mode field, which inside the case of the sensing element in the “emitting end-membrane” space, with only one emitting end of the converter forms an optical system of direction and distribution of the radiation flux consisting of two optical elements, containing the emitting end of the converter’s optical fiber and the reflective end formed by it on the membrane, the emitting end sends radiation to the membrane, and the reflective end distributes the radiation reflected from the membrane along the emitting end, while the end face has constant optical and geometric parameters, and the reflective end face has variable optical and geometric parameters, the value of which depends on the distance and medium parameters between the ends, while the sensor conversion function is determined by the dependence:
Figure 00000001
Figure 00000001
где 2r=2a+z·tgq, sinq=NA, q - апертурный угол световода;where 2r = 2 a + z · tgq, sinq = NA, q is the aperture angle of the fiber; а - радиус сердцевины излучающего световода; a is the radius of the core of the emitting fiber; r - радиус сердцевины отражающего световода;r is the radius of the core of the reflecting fiber; z - расстояние между торцами световодов;z is the distance between the ends of the optical fibers; x - поперечное смещение осей волоконных световодов;x is the lateral displacement of the axes of the optical fibers; n - показатель преломления окружающей среды;n is the refractive index of the environment; n1 - показатель преломления сердцевины отражающего световода;n 1 is the refractive index of the core of the reflecting fiber; NA - числовая апертура световодов;NA is the numerical aperture of the optical fibers; Л - коэффициент отражения мембраны.L is the reflection coefficient of the membrane.
2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что пространство внутри корпуса чувствительного элемента представлено оптической системой (совокупностью оптических элементов), созданной для определенного формирования пучков световых лучей.2. The sensor according to claim 1, characterized in that the space inside the housing of the sensing element is represented by an optical system (a set of optical elements) created for a specific formation of beams of light rays. 3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что принята эквивалентность системы «торец-мембрана» и системы «торец-торец».3. The sensor according to claim 1, characterized in that the equivalence of the end-membrane system and the end-end system is accepted. 4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что к системе «торец-торец» применена теория оптических волноводов, распространенная на область измерительных преобразователей, при этом функция преобразования датчика получена на основе этой теории.4. The sensor according to claim 1, characterized in that the theory of optical waveguides is applied to the end-to-end system, which is extended to the field of measuring transducers, and the sensor conversion function is obtained on the basis of this theory. 5. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что мембрана согласованна с приемником и источником излучения по длине волны излучателя.5. The sensor according to claim 1, characterized in that the membrane is matched with the receiver and the radiation source along the emitter wavelength. 6. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что приемо-передающий канал согласован по апертурному углу.6. The sensor according to claim 1, characterized in that the transceiver channel is matched according to the aperture angle. 7. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что измерительный тракт имеет практически неограниченную ширину полосы пропускания.7. The sensor according to claim 1, characterized in that the measuring path has an almost unlimited bandwidth. 8. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что электрическая схема оптоэлектронного блока выполнена на переменном токе.8. The sensor according to claim 1, characterized in that the electrical circuit of the optoelectronic unit is made with alternating current. 9. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что измеряет любую промышленную частоту колебаний мембраны или другого физического объекта.9. The sensor according to claim 1, characterized in that it measures any industrial frequency of oscillations of the membrane or other physical object. 10. Датчик по п. 1, отличающийся малой величиной температурной погрешности.10. The sensor according to claim 1, characterized by a small value of the temperature error. 11. Датчик по п. 1, отличающийся стабильной установкой нуля. 11. The sensor according to claim 1, characterized by a stable zero setting.
RU2014123475/28A 2014-06-10 2014-06-10 FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR RU2014123475A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014123475/28A RU2014123475A (en) 2014-06-10 2014-06-10 FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014123475/28A RU2014123475A (en) 2014-06-10 2014-06-10 FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2014123475A true RU2014123475A (en) 2015-12-20

Family

ID=54871096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014123475/28A RU2014123475A (en) 2014-06-10 2014-06-10 FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2014123475A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170268868A1 (en) Method and system for simultaneous measurement of strain and temperature utilizing dual core fiber
CN103712575B (en) The bending curvature method of testing of optics and sensor
US20130094026A1 (en) Fiber optic bi-directional coupling lens
CN107515054B (en) Optical fiber temperature and refractive index measurement sensing device based on Michelson interferometer
US7859681B2 (en) Pressure transmitter for detection of a variable relative to a process fluid
JP6297064B2 (en) Non-contact pressure measurement optical sensor
US20110247430A1 (en) Measuring arrangement with an optical sensor
WO2014176479A8 (en) Surface roughness measurement device
KR20140119605A (en) Optical module and optical transmitting and receiving module
CN103712564A (en) Reflection type optical fiber displacement sensor based on Y-shaped optical fiber coupler and self-focusing lens
TW201421006A (en) Optical coupling lens and measurement system for optical dissipation coefficient
RU2014123475A (en) FIBER OPTICAL PRESSURE SENSOR
KR102676195B1 (en) Optical fiber in-line temperature sensor and apparatus for measuring temperature using the sensor
RU2539681C1 (en) Fibre-optic linear acceleration converter based on optical tunnelling effect
RU2547896C1 (en) Optical detector of pressure difference
CN107607889B (en) Li-Fi-based all-optical transmission magnetic field detection system
WO2020260381A1 (en) Composed multicore optical fiber device
US10323963B2 (en) Flexible optical measuring device
JP2010085148A (en) Minute displacement measuring device, minute displacement measuring method, and minute displacement measuring program
RU2804679C1 (en) Fibre-optic displacement sensor
Salceda-Delgado et al. Optical fiber curvature sensors based on single mode-7 core-single mode fiber structures
KR101824475B1 (en) Fiber-optic sensor and measuring device comprising the same
RU194195U1 (en) Optical differential pressure detector
US20230049757A1 (en) Multimode Coupling for Fiber Waveguide
RU125706U1 (en) DEVICE FOR MEASURING LINEAR MOVEMENTS OF OBJECTS WITH A FLAT MIRROR-REFLECTING SURFACE