RU2042158C1

RU2042158C1 - Sensitive element for electro-optic detector

Info

Publication number: RU2042158C1
Application number: RU93043309A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Алексеенко; Михаил Самуилович Бернер; Сергей Евсеевич Белкин; Владимир Александрович Григорьев; Игорь Владимирович Титов
Original assignee: Виктор Иванович Алексеенко; Михаил Самуилович Бернер; Сергей Евсеевич Белкин; Владимир Александрович Григорьев; Игорь Владимирович Титов
Priority date: 1993-06-06
Filing date: 1993-06-06
Publication date: 1995-08-20

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: sensitive element has elastic pipe, inside which optical fibers are disposed. The first tip is mounted at one end of the pipe. First group fibers are disposed inside the end along the circle, which embraces fibers from the second group. Number of fibers in the second group is less than number of fibers in the first one. Plug is mounted at the other end, which has two tips. The tips embrace each end of corresponding fiber group. Space between fibers in any tip is filled with binder. EFFECT: improved precision of measurement. 3 dwg

Description

Изобретение относится к оптическим датчикам и может быть использовано для контроля наличия поверхности. The invention relates to optical sensors and can be used to control the presence of a surface.

Наиболее близким к изобретению является чувствительный элемент для волоконно-оптического датчика, содержащий эластичную трубку, размещенный в ней оптические волокна и установленные на одном конце трубки первый наконечник, охватывающий концы первой и второй групп оптических волокон, а на втором конце вилку, включающую второй и третий наконечники, охватывающие каждый концы соответствующей группы оптических волокон, при этом наконечники выполнены с оптическими торцами [1]
Недостатком известного оптического датчика является его неуниверсальность, т.е. для разных форм поверхностей требуется отдельный чувствительный элемент датчика, а также невысокая его надежность, связанная с изменением оптических свойств волокон при их деформации.Closest to the invention is a sensing element for a fiber optic sensor, comprising an elastic tube, optical fibers placed therein and a first tip installed on one end of the tube, covering the ends of the first and second groups of optical fibers, and on the second end, a plug including the second and third tips covering each end of the corresponding group of optical fibers, while the tips are made with optical ends [1]
A disadvantage of the known optical sensor is its non-universality, i.e. for different forms of surfaces requires a separate sensor element of the sensor, as well as its low reliability associated with a change in the optical properties of the fibers during their deformation.

Цель изобретения обеспечение возможности контроля наличия различных форм поверхностей наряду с повышением чувствительности и надежности при изменении напряженного состояния волокон при воздействии на них нагрузок. The purpose of the invention is the ability to control the presence of various forms of surfaces along with increased sensitivity and reliability when changing the stress state of the fibers when exposed to loads.

На фиг. 1, 2 изображен предлагаемый чувствительный элемент; на фиг. 3 оптический торец наконечника. In FIG. 1, 2 shows the proposed sensitive element; in FIG. 3 optical tip end.

Чувствительный элемент содержит наконечник 1, в котором по кольцу установлены оптические волокна 2 одной группы. Внутри указанного кольца размещены волокна 3 другой группы. Вилка 4 выполнена с двумя наконечниками 5 и 6. В наконечнике 5 размещены волокна 2 одной группы, а в наконечнике 6 волокна 3 другой группы. Количество волокон 2 превышает количество волокон 3. Диаметр оптического торца наконечника 5 больше диаметра оптического торца наконечника 6. Волокна 2 и 3 расположены в эластичной трубке 7. Пространство между волокнами 2 и 3 в наконечнике 1 и вилке 4 заполнено связующим веществом 8, в качестве которого используют органический клей. The sensing element contains a tip 1, in which optical fibers 2 of the same group are installed along the ring. Inside this ring are placed fibers 3 of another group. The plug 4 is made with two tips 5 and 6. At the tip 5 there are fibers 2 of one group, and at the tip 6 fibers 3 of another group. The number of fibers 2 exceeds the number of fibers 3. The diameter of the optical end of the tip 5 is larger than the diameter of the optical end of the tip 6. Fibers 2 and 3 are located in the elastic tube 7. The space between the fibers 2 and 3 in the tip 1 and the plug 4 is filled with a binder 8, which use organic glue.

Наконечник 1 выполнен из металла и покрыт хромом. Вилка 4 с наконечниками 5 и 6 из металла. Диаметр волокон 2 и 3 составляет 400 мкм, длина волокна порядка 1 м. Поскольку в жгут собрано 19-20 волокон, диаметр оптического торца равен примерно 2 мм. The tip 1 is made of metal and coated with chrome. Plug 4 with tips 5 and 6 of metal. The diameter of fibers 2 and 3 is 400 μm, the fiber length is about 1 m. Since 19-20 fibers are collected in a bundle, the diameter of the optical end is approximately 2 mm.

Чувствительный элемент работает следующим образом. The sensitive element operates as follows.

Поскольку конструкция чувствительного элемента представляет собой "жгут в жгуте" излученный импульс передается по центральной волноводной жиле (по волокнам 3) к объекту, а отраженный по кольцевой волноводной жиле (по волокнам 2), и наоборот. Таким образом решается задача контроля объектов с разными отражающими поверхностями. На участке наконечника и смежном с ним участке волокна подвергаются различным нагрузкам, в том числе и изгибным. Кольцевой слой волокон 2 помимо своих прямых функций выполняет и защитную роль, так как образуется наиболее прочный вариант расположения (максимально приближенный к цилиндру). Связующее вещество при этом выполняет и функцию демпфера. Смежные волокна являются друг для друга усилителями или опорами соответственно при осевых или поперечных нагрузках, что сводит к минимуму изменение оптических свойств волокон. Чувствительный элемент волоконно-оптического датчика позволяет с высокой чувствительностью заменить одним шесть типов датчиков аналогов, используя простые и дешевые отечественные волокна. Since the design of the sensitive element is a “bundle in a bundle”, the emitted pulse is transmitted along the central waveguide core (through fibers 3) to the object, and the reflected pulse is transmitted through the circular waveguide core (through fibers 2), and vice versa. Thus, the problem of controlling objects with different reflective surfaces is solved. At the tip and adjacent to it, the fibers are subjected to various loads, including bending. The ring layer of fibers 2, in addition to its direct functions, also plays a protective role, since the most durable arrangement (closest to the cylinder) is formed. The binder also performs the function of a damper. Adjacent fibers are for each other amplifiers or supports, respectively, under axial or lateral loads, which minimizes the change in the optical properties of the fibers. The sensitive element of the fiber-optic sensor allows replacing six types of analog sensors with high sensitivity using simple and cheap domestic fibers.

Claims

SENSITIVE ELEMENT FOR A FIBER OPTICAL SENSOR, comprising an elastic tube, optical fibers placed therein and mounted on one end of the tube, a first tip spanning the ends of the first and second groups of optical fibers, and a plug including a second and third tips spanning each end the corresponding group of optical fibers, while the tips are made with optical ends, characterized in that the space between the fibers in each tip is filled with binders, in p moat tip fiber of the first group are arranged in a ring enclosing the fibers of the second group, wherein the number of fibers is smaller than the first group.