RU2061226C1

RU2061226C1 - Fiber-optic device for measuring hydro-physical parameters of sea medium

Info

Publication number: RU2061226C1
Application number: RU93050949A
Authority: RU
Inventors: Ю.Н. Власов; В.К. Маслов; С.В. Сильвестров
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: primary converter of fiber-optic meter is placed into stream of liquid. The fiber-optic meter is made in form of two fiber interferometers. The first fiber interferometer is made in form of two fiber coils disposed along the substrate, which has some pressure gradient in the stream. The second one is also made in form of two coils, one of which has a thermo-sensitive element which is heated by a special radiation heater, which is mated optically with the thermo-sensitive element through the fiber interferometer. The first fiber-optic interferometer has to be really the Pyto-Pandtle tube, which is sensitive to pulsation of speed head. The second fiber interferometer has to be a hot-wire anemometer, being sensitive to speed pulsations. Pulsations of density of sea medium is achieved due to processing signal received from fiber interferometers. EFFECT: improved precision of measurement. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для измерений параметров морской среды, таких как пульсаций плотности, скорости и скоростного напора интерференционным способом. The invention relates to technical physics and can be used to measure parameters of the marine environment, such as pulsations of density, speed and pressure head in an interference manner.

Известен измеритель пульсаций плотности морской среды интерференционным способом [1] Недостатком известного измерителя является громоздкость первичного преобразователя (интерферометра) и его подверженность влиянию вибраций корпуса прибора. Known meter pulsation of the density of the marine environment by the interference method [1] A disadvantage of the known meter is the bulkiness of the primary transducer (interferometer) and its susceptibility to vibration of the device.

Известен волоконно-оптический измеритель гидрофизических параметров морской среды, содержащий волоконные катушки, оптически связанные в интерферометр с источником когерентного света и фотоприемником, а также усилитель и регистратор пульсаций плотности, вызванных акустическими волнами [2] (прототип). Known fiber-optic meter of hydrophysical parameters of the marine environment, containing fiber coils optically coupled to an interferometer with a coherent light source and a photodetector, as well as an amplifier and a register of density pulsations caused by acoustic waves [2] (prototype).

Недостатком прототипа является невозможность с его помощью дополнительно измерять пульсации скорости и скоростного напора морской среды. The disadvantage of the prototype is the inability to use it to additionally measure the pulsation of speed and speed pressure of the marine environment.

Цель изобретения расширение количества измеряемых параметров морской среды за счет измерения пульсаций скорости и пульсаций скоростного напора. The purpose of the invention is the expansion of the number of measured parameters of the marine environment by measuring the pulsations of the velocity and pulsations of the pressure head.

Цель достигается тем, что в известный волоконно-оптический измеритель (ВОИ) гидрофизических параметров морской среды, содержащий первую и вторую волоконные катушки, оптически связанные в первый интерферометр с первыми источником когерентного света и фотоприемником, а также первый усилитель и регистратор пульсаций плотности, дополнительно вводят третью и четвертую волоконные катушки, оптически связанные во второй интерферометр с вторыми источником когерентного света и фотоприемником, а также термочувствительный элемент, радиационный нагреватель, поглощающий оптический фильтр, три фазосдвигающих устройства, первый и второй блоки управления фазосдвигающими устройствами, третий блок управления радиационным нагревателем, два фильтра низких частот, второй усилитель с управляемым коэффициентом усиления, источник опорных напряжений, компаратор, квадратор, масштабирующее устройство, делитель, регистратор пульсаций скоростного напора, при этом термочувствительный элемент совмещен с частью витков третьей волоконной катушки второго интерферометра и оптически связан с радиационным нагревателем, подключенным к третьему блоку управления, поглощающий оптический фильтр установлен перед вторым фотоприемником и выполнен на длину волны излучения радиационного нагревателя, третья и четвертая волоконные катушки второго интерферометра закреплены друг за другом на подложке, обладающей в потоке градиентом давления вдоль своей поверхности, первые и вторые фазосдвигающие устройства установлены в одной или различных волоконных катушках первого интерферометра и подключены соответственно к первому блоку управления и выходу первого усилителя, третье фазосдвигающее устройство установлено в одной из катушек второго интерферометра и подключено к второму блоку управления, выход первого фотоприемника через последовательно соединенные первый фильтр низких частот и первый усилитель подключен к первому входу делителя и регистратору скоростного напора, выход второго приемника через последовательно соединенные второй фильтр низких частот и второй усилитель подключен к первому входу компаратора, выход источника опорных напряжений соединен с вторым входом компаратора и управляемым входом второго усилителя, выход компаратора подключен к управляемому входу третьего блока управления, входу квадратора и регистратору пульсаций скорости, выход квадратора через масштабирующее устройство соединен с вторым входом делителя, подключенным выходом к регистратору пульсаций плотности. The goal is achieved by the fact that in the known fiber-optic meter (VOI) of hydrophysical parameters of the marine environment, containing the first and second fiber coils optically coupled to the first interferometer with the first coherent light source and photodetector, as well as the first amplifier and density pulsation recorder, are additionally introduced the third and fourth fiber coils, optically coupled to a second interferometer with a second coherent light source and a photodetector, as well as a heat-sensitive element, are radiation optical filter absorber, three phase-shifting devices, first and second phase-shifting control units, third radiation heater control unit, two low-pass filters, second amplifier with controlled gain, reference voltage source, comparator, quadrator, scaling device, divider, registrar pulsations of the pressure head, while the heat-sensitive element is combined with part of the turns of the third fiber coil of the second interferometer and is optically coupled to by an radiation heater connected to the third control unit, an absorbing optical filter is installed in front of the second photodetector and is made at the radiation wavelength of the radiation heater, the third and fourth fiber coils of the second interferometer are fixed to each other on a substrate having a pressure gradient along its surface in the stream, the first and second phase shifting devices are installed in one or different fiber coils of the first interferometer and are connected respectively to the first control unit the output and the output of the first amplifier, the third phase-shifting device is installed in one of the coils of the second interferometer and connected to the second control unit, the output of the first photodetector is connected through a series-connected first low-pass filter and the first amplifier is connected to the first input of the divider and a pressure head recorder, the output of the second receiver is the second low-pass filter and the second amplifier are connected in series to the first input of the comparator, the output of the reference voltage source is connected to the second m of the comparator input and the controlled input of the second amplifier, the comparator output is connected to the controlled input of the third control unit, the quadrator input and the velocity pulsation recorder, the quadrator output through a scaling device is connected to the second divider input connected to the density pulsation recorder output.

В частном случае волоконные катушки обоих интерферометров могут быть установлены на цилиндрической подложке с обтекаемой носовой частью соосно подложке заподлицо к ее поверхности, причем первая волоконная катушка расположена на носовой части подложки, а остальные на ее цилиндрической поверхности на расстоянии (3-8)d от носовой части, где d диаметр подложки, при этом третья катушка выполнена наиболее удаленной от носовой части подложки, а ее термочувствительный элемент расположен на наружном витке третьей волоконной катушки и теплоизолирован от ее остальных витков. In the particular case, the fiber coils of both interferometers can be mounted on a cylindrical substrate with a streamlined nose coaxially to the substrate flush with its surface, with the first fiber coil located on the nose of the substrate and the rest on its cylindrical surface at a distance of (3-8) d from the nose parts where d is the diameter of the substrate, while the third coil is made farthest from the bow of the substrate, and its heat-sensitive element is located on the outer turn of the third fiber coil and heat insulation IAOD from its remaining turns.

При этом расстояния между первой и второй, третьей и четвертой катушками задаются одинаковыми. The distances between the first and second, third and fourth coils are set equal.

В частном случае третья и четвертая волоконные катушки второго интерферометра выполнены из кварцевого световода, термочувствительный элемент третьей волоконной катушки из полимерного световода, при этом второй источник когерентного света выполнен на длину волны в диапазоне 0,6-0,8 мкм, а радиационный нагреватель на длину волны в диапазоне 0,9-0,95 мкм. In a particular case, the third and fourth fiber coils of the second interferometer are made of a quartz fiber, the heat-sensitive element of the third fiber coil is made of a polymer fiber, while the second source of coherent light is made at a wavelength in the range of 0.6-0.8 μm, and the radiation heater is at a length waves in the range of 0.9-0.95 microns.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема измерителя; на фиг.2 конструкция первичного преобразователя ВОИ; на фиг.3 временные диаграммы, поясняющие принципы работы ВОИ. In FIG. 1 is a schematic diagram of a meter; figure 2 the design of the primary Converter VOI; figure 3 timing diagrams explaining the principles of operation of the VOI.

Волоконно-оптический измеритель гидрофизических параметров морской среды содержит первичный преобразователь, выполненный из двух волоконных интерферометров. Первый волоконный интерферометр содержит волоконные катушки 1, 2, оптически связанные с источником 3 когерентного света через вводное оптическое устройство 4 и фотоприемником 5 через выводное оптическое устройство 6. A fiber-optic meter of hydrophysical parameters of the marine environment contains a primary transducer made of two fiber interferometers. The first fiber interferometer contains fiber coils 1, 2 optically coupled to a coherent light source 3 through an input optical device 4 and a photodetector 5 through an output optical device 6.

В одной из волоконных катушек, например 1, установлено два фазосдвигающих устройства 7 и 8. In one of the fiber coils, for example 1, two phase-shifting devices 7 and 8 are installed.

Второй волоконный интерферометр также выполнен в виде двух волоконных катушек 9, 10, причем катушка 9 содержит совмещенный с ней термочувствительный элемент 11. Имеется источник 12 когерентного света и радиационный нагреватель 13, оптически согласованные через полупрозрачное зеркало 14 и вводное оптическое устройство 15 с волоконными катушками 9, 10, а через выводное оптическое устройство 16 и поглощающий оптический фильтр 17 с фотоприемником 18. В одной из волоконных катушек, например в катушке 9, установлено фазосдвигающее устройство 19. The second fiber interferometer is also made in the form of two fiber coils 9, 10, and the coil 9 contains a heat-sensitive element 11 combined with it. There is a coherent light source 12 and a radiation heater 13 optically matched through a translucent mirror 14 and an optical input device 15 with fiber coils 9 , 10, and through the output optical device 16 and the absorbing optical filter 17 with a photodetector 18. In one of the fiber coils, for example in the coil 9, a phase-shifting device 19 is installed.

Фазосдвигающее устройство 7 первого интерферометра подключено к блоку 20 управления, фазосдвигающее устройство 19 второго интерферометра подключено к блоку 21 управления. The phase shifting device 7 of the first interferometer is connected to the control unit 20, the phase shifting device 19 of the second interferometer is connected to the control unit 21.

Электронная часть ВОИ включает в себя фильтры 22, 23 низких частот, усилители 24, 25 (усилитель 25 выполнен с управляемым входом по усилению), источник 26 опорных напряжений, компаратор 27, квадратор 28, масштабирующее устройство 29, делитель 30, блок 31 управления радиационным нагревателем 13. The electronic part of the VOI includes low-pass filters 22, 23, amplifiers 24, 25 (the amplifier 25 is made with a controlled input for gain), a reference voltage source 26, a comparator 27, a quadrator 28, a scaling device 29, a divider 30, a radiation control unit 31 heater 13.

Имеются также три регистратора гидрофизических пульсаций морской среды: регистратор 32 пульсаций скорости, регистратор 33 пульсаций скоростного напора, регистратор 34 пульсаций плотности морской среды. There are also three registrars of hydrophysical pulsations of the marine environment: a registrar of 32 ripples of velocity, a registrar of 33 pulsations of pressure head, a registrar of 34 pulsations of density of the marine environment.

Схема соединений электронных блоков (20,34) показана на фиг.1. The connection diagram of the electronic units (20.34) is shown in figure 1.

Термочувствительный элемент 11 представляет собой часть волоконной катушки 9 и изготовляется путем создания в этой части катушки области с повышенным коэффициентом поглощения излучения радиационного нагревателя 13. При этом когерентное излучение источника 12 не должно значительно поглощаться в термочувствительном элементе 11. The heat-sensitive element 11 is a part of the fiber coil 9 and is manufactured by creating in this part of the coil a region with a high absorption coefficient of radiation of the radiation heater 13. Moreover, the coherent radiation of the source 12 should not be significantly absorbed in the heat-sensitive element 11.

Термочувствительный элемент 11 изготовляется из полимерного волокна, а сами волоконные катушки 9, 10 из кварцевого волокна, при этом источник 12 когерентного света выполняется на одну из длин волн в диапазоне 0,6-0,8 мкм, а радиационный нагреватель на одну из длин волн в диапазоне 0,9-0,95 мкм. The heat-sensitive element 11 is made of polymer fiber, and the fiber coils 9, 10 are made of quartz fiber, while the source of coherent light 12 is performed at one of the wavelengths in the range of 0.6-0.8 μm, and the radiation heater is at one of the wavelengths in the range of 0.9-0.95 microns.

Поскольку кварцевое волокно в диапазоне 0,6-0,8 мкм имеет потери всего 0,2 дБ/км, а полимерное в диапазоне 0,9-0,95 мкм 1000 дБ/км и более (а в диапазоне 0,6-0,8 мкм на несколько порядков меньше), то термочувствительный элемент 11 будет значительно поглощать излучение радиационного нагревателя 13, но пропускать в достаточной степени когерентное излучение источника 12. Подбором длины волокна в катушках 9, 10 и коэффициента передачи света в местах их соединений интенсивность интерферирующих лучей на выходе интерферометра устанавливают примерно одинаковой. Since quartz fiber in the range of 0.6-0.8 μm has a loss of only 0.2 dB / km, and polymer in the range of 0.9-0.95 μm, 1000 dB / km or more (and in the range of 0.6-0 , 8 μm is several orders of magnitude smaller), then the heat-sensitive element 11 will significantly absorb the radiation of the radiation heater 13, but transmit to a sufficient degree the coherent radiation of the source 12. By selecting the fiber length in the coils 9, 10 and the light transmission coefficient at the junctions, the intensity of interfering rays at the output of the interferometer set approximately the same.

Чтобы излучение радиационного нагревателя 13, проходящее через волоконную катушку 10, не попадало на фотоприемник 18, перед ним устанавливают поглощающий оптический фильтр 17 на длину волны радиационного нагревателя 13. So that the radiation of the radiation heater 13 passing through the fiber spool 10 does not fall on the photodetector 18, an absorbing optical filter 17 is installed in front of it at the wavelength of the radiation heater 13.

Фазосдвигающие устройства 7, 8, 19 могут быть выполнены в виде пьезошайб (на чертежах не показаны), на боковые поверхности которых наматывается часть волокна катушек 1, 9. Блоки 20, 21 управления в этом случае представляют собой управляемые источники электрического напряжения. Phase shifting devices 7, 8, 19 can be made in the form of piezo washers (not shown in the drawings), on the side surfaces of which a part of the fiber of coils 1, 9 is wound. In this case, control units 20, 21 are controlled sources of electrical voltage.

Блок 31 управления представляет собой источник питания радиационного нагревателя 13 с управляемым входом. The control unit 31 is a power source of the radiation heater 13 with a controlled input.

Остальные электронные блоки особенностей не имеют. The remaining electronic components have no features.

Конструктивно волоконные катушки 1, 2 устанавливаются на подложке 35 (фиг. 2), обладающей в потоке градиентом давления вдоль своей поверхности. Подложка 35 может быть выполнена цилиндрической формы с обтекаемой носовой частью 36 (например, полушаровой). При этом катушка 1 устанавливается на носовой части 36 для регистрации полного давления скоростного напора потока, а катушка 2 на цилиндрической поверхности подложки, на расстоянии (3-8)d от ее носовой части для регистрации гидростатического давления в потоке. Structurally, the fiber coils 1, 2 are mounted on a substrate 35 (Fig. 2), which has a pressure gradient in the stream along its surface. The substrate 35 can be made cylindrical in shape with a streamlined nose 36 (for example, hemispherical). In this case, the coil 1 is installed on the bow 36 to record the total pressure of the flow velocity head, and the coil 2 on the cylindrical surface of the substrate, at a distance of (3-8) d from its bow to register the hydrostatic pressure in the flow.

Волоконные катушки 9, 10 также могут быть установлены на цилиндрической подложке 35. Причем наиболее удаленной от носовой части 36 подложки 35 устанавливается катушка 9 с термочувствительным элементом 11 (на фиг.2 не показан) для предотвращения влияния теплового спутного следа на результаты измерений. Fiber coils 9, 10 can also be mounted on a cylindrical substrate 35. Moreover, a coil 9 with a heat-sensitive element 11 (not shown in FIG. 2) is installed farthest from the nose 36 of the substrate 35 to prevent the influence of a thermal wake on the measurement results.

Все катушки устанавливаются друг за другом заподлицо к поверхности подложки. При этом термочувствительный элемент устанавливается на наружных витках катушки 9 и теплоизолирован от ее остальных витков. Это повышает чувствительность термочувствительного элемента к пульсации скорости и предотвращает генерацию первичным преобразователем ВОИ собственных пульсаций. All coils are mounted one after the other flush to the surface of the substrate. In this case, the heat-sensitive element is installed on the outer turns of the coil 9 and is insulated from its other turns. This increases the sensitivity of the temperature-sensitive element to pulsation of speed and prevents the generation of its own pulsations by the VOI primary converter.

Волоконные катушки 1, 2, 9, 10 вместе с подложкой 35 располагаются в исследуемой среде за бортом 37 (фиг.1) носителя (на чертежах не показан). Все блоки электронной аппаратуры вместе с оптическими элементами интерферометров располагаются внутри носителя. Волоконные катушки 1, 2, 9, 10 соединяются с оптическими элементами на носителе волоконными световодами 38 (фиг. 2). Для получения одинакового пространственного осреднения пульсаций волоконные катушки 1, 2 и 9, 10 располагаются на одинаковых расстояниях друг от друга (на фиг.2 не показано). Fiber coils 1, 2, 9, 10 together with the substrate 35 are located in the test medium overboard 37 (Fig. 1) of the carrier (not shown in the drawings). All blocks of electronic equipment along with the optical elements of interferometers are located inside the carrier. Fiber coils 1, 2, 9, 10 are connected to optical elements on a carrier by fiber optic fibers 38 (Fig. 2). To obtain the same spatial averaging of the pulsations, the fiber coils 1, 2 and 9, 10 are located at the same distances from each other (not shown in FIG. 2).

Фазосдвигающие устройства 7, 8, 9 удобно расположить внутри подложки 35, выполняемой в этом случае полой. Phase-shifting devices 7, 8, 9 are conveniently positioned inside the substrate 35, which is hollow in this case.

Как вытекает из описания ВОИ, последний представляет собой по существу два независимых прибора: трубку Пито-Прандтля и термоанемометр, но выполненные в волоконно-оптических вариантах. Термоанемометр измеряет пульсации скорости v, а трубка Пито-Прандтля пульсации скоростного напор ρ v²/2. Возведением пульсаций скорости в квадрат и делением на два с последующим делением измеренных пульсаций скоростного напора v²/2 находят пульсации плотности ρ.As follows from the description of VOI, the latter is essentially two independent devices: a Pitot-Prandtl tube and a hot-wire anemometer, but made in fiber-optic versions. Anemometer measures the speed ripple v, and the Pitot tube Prandtl-speed pulsation pressure ρ v ^2/2. Erection speed pulsations squared and dividing by two and dividing the measured pressure pulsations speed v ^2/2 are the density ρ pulsation.

Конкретно предложенная схема ВОИ работает следующим образом. The specifically proposed VOI scheme works as follows.

Устанавливают первичный преобразователь вдоль направления потока жидкости со средней скоростью v. С помощью фазосдвигающих устройств 7, 19 и их блоков 20, 21 управления выводят рабочую точку А (фиг.3) на выходных кривых 39 интерферометров в положения, при которых разность фаз ΔΦ=π /2 для заданных скоростей потока и величины нагрева термочувствительного элемента 11. Присутствующие в потоке турбулентные пульсации скорости v (обозначенные на фиг.3 позицией 40), воздействуя одновременно на все волоконные катушки 1, 2, 9, 10, смещают точку А из первоначального положения, вызывая появление на выходах фотоприемников 5, 18 пульсаций фототока, обозначенные на фиг.3 позицией 41. Install the primary transducer along the direction of fluid flow at an average speed v. Using phase-shifting devices 7, 19 and their control units 20, 21, the operating point A (Fig. 3) on the output curves of the interferometers 39 is brought to the positions at which the phase difference ΔΦ = π / 2 for the given flow rates and the heating value of the heat-sensitive element 11 The turbulent pulsations of velocity v present in the flow (indicated by 40 at 3), acting simultaneously on all fiber coils 1, 2, 9, 10, displace point A from the initial position, causing photocurrent ripples at the outputs of photodetectors 5, 18, marked on f Ig. 3 at 41.

Поскольку на катушку 1 воздействует полное давление потока, а на катушку 2 только гидростатическое давление, сигнал 41 на выходе фотоприемника 5 будет пропорционален пульсации скоростного напора ρ v²/2. Данный сигнал отфильт- ровывается от высокочастотных шумов фильтром 22 низких частот, усиливается усилителем 24 и поступает одновременно на регистратор 33 пульсаций скоростного напора и на фазосдвигающее устройство 8. Последнее вновь возвращает положение точки А в первоначальное.As the coil 1 influences the full flow pressure, and to the coil 2, only the hydrostatic pressure, the signal 41 at the output of the photodetector 5 will be proportional to the dynamic pressure pulsations ρ v ^2/2. This signal is filtered out from high-frequency noise by a low-pass filter 22, amplified by an amplifier 24, and fed simultaneously to a velocity head pulsation recorder 33 and to a phase shifter 8. The latter again returns the position of point A to the original one.

Сигнал с фотоприемника 18 будет пропорционален пульсациям скорости потока v, поскольку последние, воздействуя на перегретый термочувствительный элемент 11, вызывают его охлаждение и появление разности фаз ΔΦ интерферирующих лучей. The signal from the photodetector 18 will be proportional to the pulsations of the flow velocity v, since the latter, acting on the superheated heat-sensitive element 11, cause it to cool and the phase difference ΔΦ of the interfering rays to appear.

Степень нагрева, а значит и чувствительность ВОИ к пульсациям скорости, задается источником 26 опорных напряжений. При этом изменение чувствительности волоконного термоанемометра компенсируется соответствующим изменением коэффициента усиления усилителя 25, чтобы не изменился масштаб регистрируемых пульсаций скорости v. Выходной сигнал с фотоприемника 18 через фильтр 23 низких частот и усилитель 25 поступает на первый вход компаратора 27, в котором сравнивается с сигналом источника 26 опорных напряжений. Разностный сигнал с компаратора 27, пропорциональный пульсациям скорости v, одновременно поступает на регистратор 32 пульсаций скорости и управляемый вход блока 31 радиационного нагревателя 13. Последний так изменяет интенсивность своего излучения, что температура термочувствительного элемента 11 восстанавливается до первоначальной, а разность фаз ΔΦ вновь становится равной π/2. The degree of heating, and hence the sensitivity of the VOI to velocity pulsations, is set by a source of 26 reference voltages. In this case, the change in the sensitivity of the fiber hot-wire anemometer is compensated by a corresponding change in the gain of the amplifier 25 so that the scale of the recorded velocity pulsations v does not change. The output signal from the photodetector 18 through the low-pass filter 23 and the amplifier 25 is fed to the first input of the comparator 27, which is compared with the signal of the reference voltage source 26. The difference signal from the comparator 27, which is proportional to the velocity pulsations v, simultaneously enters the speed pulsation recorder 32 and the controlled input of the block of the radiation heater 13. The latter changes its radiation intensity so that the temperature of the temperature-sensitive element 11 is restored to the original one, and the phase difference ΔΦ becomes equal again π / 2.

Сигнал с выхода компаратора 27 возводится в квадрат компаратором 28 и делится на два с помощью масштабирующего устройства 29. В делителе 30 величина скоростного напора ρ v²/2 делится на величину v²/2. После чего на выходе делителя 30 появляется сигнал, пропорциональный пульсации ρ скоростного напора, регистрируемый регистратором 34.The signal output from the comparator 27 is squared by the comparator 28 and divided by two via scaler 29. In the divider 30 the value of the velocity head ρ v ^2/2 divided by the value v ^2/2. Then, at the output of the divider 30, a signal appears proportional to the ripple ρ of the pressure head registered by the recorder 34.

Все катушки интерферометров находятся в одной исследуемой среде, поэтому на их показания не будут влиять изменения средних гидрофизических величин: гидростатического давления, средней температуры, солености и т.п. Низкочастотные (крупномасштабные) пульсации перечисленных величин с масштабом порядка l и более (где l расстояние между первой 1 и последней 9 волоконными катушками (фиг.2), также не оказывают влияния на результаты измерений. All interferometer coils are in the same test medium, therefore, their readings will not be affected by changes in average hydrophysical values: hydrostatic pressure, average temperature, salinity, etc. Low-frequency (large-scale) pulsations of the listed values with a scale of the order of l or more (where l is the distance between the first 1 and last 9 fiber coils (figure 2), also do not affect the measurement results.

Высокочастотные (мелкомасштабные) пульсации гидрофизических величин, масштабом меньше l, вызывают на выходах интерферометров высокочастотные шумы, отфильтровываемые фильтрами 22, 23 низких частот. High-frequency (small-scale) pulsations of hydrophysical quantities, with a scale less than l, cause high-frequency noises at the outputs of the interferometers, filtered by low-pass filters 22, 23.

Этими же фильтрами отфильтровываются и гидроакустические помехи, еще более высокочастотные по сравнению с помехами гидрофизического характера. The same filters also filter out hydroacoustic interference, even higher frequency compared to hydrophysical interference.

Частоты среза фильтров низких частот задают исходя из величин средней скорости v потока и диаметра подложки d. Поскольку катушки 1, 2, 9, 10 располагаются на расстоянии не меньшем (3-8)d, то предельное пространственное разрешение предложенного варианта ВОИ будет примерно 4d. То есть при диаметре подложки несколько мм предельное пространственное разрешение данного варианта ВОИ равно 2 см, что для условий морской среды вполне приемлемо. The cutoff frequencies of low-pass filters are set based on the average flow velocity v and the diameter of the substrate d. Since the coils 1, 2, 9, 10 are located at a distance not less than (3-8) d, the limiting spatial resolution of the proposed VOI variant will be approximately 4d. That is, with a substrate diameter of several mm, the limiting spatial resolution of this VOI variant is 2 cm, which is quite acceptable for marine environments.

Возможно применение ВОИ в буксирном варианте, когда первичный преобразователь буксируется с известной скоростью v в неподвижной морской среде (в отсутствии средней скорости потока). В буксирном варианте ВОИ принцип работы прибора эквивалентен описанному выше. It is possible to use VOI in the towing version, when the primary transducer is towed with a known speed v in a stationary marine environment (in the absence of an average flow velocity). In the towing VOI version, the principle of operation of the device is equivalent to that described above.

Таким образом, предложенный ВОИ позволяет измерять несколько гидрофизических параметров морской среды в условиях гидрофизических и гидроакустических помех. Thus, the proposed VOI makes it possible to measure several hydrophysical parameters of the marine environment under conditions of hydrophysical and hydroacoustic interference.

Claims

1. A fiber-optic meter of hydrophysical parameters of the marine environment, containing the first and second fiber coils optically coupled to the first interferometer with the first coherent light source and a photodetector, as well as a first amplifier and a density pulsation recorder, characterized in that it further comprises a third and fourth fiber coils optically coupled to a second interferometer with a second coherent light source and a photodetector, as well as a heat-sensitive element, a radiation heater, glossy optical filter, three phase-shifting devices, first and second phase-shifting control units, third radiation heater control unit, two low-pass filters, second amplifier with controlled gain, reference voltage source, comparator, quadrator, scaling device, speed pulsation divider and a pressure head pulsation recorder, while the temperature-sensitive element is combined with part of the turns of the third fiber coil of the second interferometer and opt It is connected with the radiation heater connected to the third control unit, the absorbing optical filter is installed in front of the second photodetector and is made at the radiation wavelength of the radiation heater, the third and fourth fiber coils of the second interferometer are fixed one after another on a substrate with a pressure gradient along its surface in the stream , the first and second phase-shifting devices are installed in one or different fiber coils of the first interferometer and are connected respectively to the first control unit and the output of the first amplifier, the third phase-shifting device is installed in one of the coils of the second interferometer and connected to the second control unit, the output of the first photodetector is connected through a series-connected first low-pass filter and the first amplifier is connected to the first input of the divider and the speed head recorder, the output of the second the photodetector through a second low-pass filter and a second amplifier connected in series to the comparator's Perm input, the output of the reference voltage source Nij is connected to the second input of the comparator and the control input of the second amplifier, the output of the comparator is connected to the control input of the third control unit input squarer and registrar speed ripple squarer output via the scaler coupled to the second input of the divider output connected to the logger density fluctuations.

2. The meter according to claim 1, characterized in that the fiber coils of both interferometers are mounted on a cylindrical substrate with a streamlined nose, coaxially with the substrate flush with its surface, the first fiber coil being located on the nose of the substrate, and the others on its cylindrical surface the distance (3 8) d from its nose, where d is the diameter of the substrate, while the third coil is made farthest from the nose of the substrate, and its heat-sensitive element is located on the outer turn of the third fiber shki and insulated from the rest of her turns.

3. The meter according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the distances between the first and second, third and fourth fiber coils are equal to each other.

4. The meter according to claim 1, characterized in that the third and fourth fiber coils of the second interferometer are made of quartz fiber, the heat-sensitive element of the third fiber coil of a polymer fiber, while the second source of coherent light is made at a wavelength in the range of 0.6 0, 8 microns, and a radiation heater at a wavelength in the range of 0.9 to 0.95 microns.